در این تحقیق به مدل سازی حجم سیال سینی غربالی با استفاده از مدل اغتشاش k-e در بازه فاکتور ظاهری گاز 0.462 تا 1.464 و دبی مایع 6.94´10-3 تا 17.8´10-3 m3.s-1 پرداخته شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی VOF و Eulerian (نتایج تحقیق پیشین مولفان) با داده های تجربی (Solari و Bell) نشان داد که خطای شبیه سازی از 16% اولرین به 2% VOF برای ارتفاع زلال مایع کاهش می یابد، هنگامی که ارتفاع زلال مایع در فاکتورهای ظاهری مختلف گاز بررسی شود. با تغییرات دبی مایع، خطای ارتفاع زلال مایع در دیدگاه اولرین از 35% به 7% در دیدگاه VOF در مقایسه با داده های تجربی (Solari و Bell) کاهش یافت. ارتفاع سرکف هم خوانی بهتری را با رابطه Colwell نسبت به اولرین نشان داد. همچنین سطح تماس مایع و گاز از نقاط قوت دیدگاه حجم سیال است. نتایج تحقیق نشان داد که مقدار سطح تماس ازm2 0.18 بهm2 1 در برابر افزایش فاکتور ظاهری گاز از 0.462 تا 1.464، افزایش می یابد. همچنین نیم رخ فشار در روی سینی که یکی از پارامترهای مهم در ارزیابی عملکرد سینی غربالی است، یکی از موارد مورد بررسی در این تحقیق بوده است.

شبیه سازی عددی امواج غیرخطی در کاربردهای عملی از اهمیت خاصی برخوردار است. در این مقاله جزئیات توسعه یک مدل عددی دوبعدی در قائم که در آن از روش حجم سیال تکه ای خطی برای ضبط سطح آزاد استفاده شده، ارائه شده است. در این مدل معادلات میانگین گیری شده نویر- استوکس به روش حجم محدود گسسته شده و با کمک روش پروجکشن حل می شوند. برای مدل سازی اثرات آشفتگی جریان از مدل K-e با در نظر گرفتن جملات شناوری استفاده شده است. برای صحت سنجی مدل ابتدا یک موج دامنه کوتاه ایستا در مخزن محدود شبیه سازی شده، سپس انتشار موج استوکس منظم، موج تنها و موج کوتاه غیرخطی شبیه سازی می شود. با مقایسه نتایج عددی با نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی می توان دریافت که مدل موجود توانایی بالایی برای شبیه سازی امواج غیرخطی سطحی دارد. همچنین به وضوح می توان دید که روش حجم سیالی که برای ضبط سطح آب استفاده شده دارای دقت مناسبی است.

حفره سازی مهمترین مشکلی است که به سبب سرعتهای بالای جریان در تخلیه کننده های زیرین سدها رخ می دهد. به علت بروز سرعتهای بیش از 30 متر بر ثانیه، و ایجاد فشارهای منفی در تخلیه کننده ی زیرین سد سفید رود، این مجرا متحمل آسیب های شدیدی در پوشش های خود گردیده است. در این تحقیق از روش حجم محدود به کار رفته در نرم افزار فلوئنت، شبیه جریان برای این مجرا انجام گرفته، که در آن از نرم افزار حجم سیال در حالت سه بعدی شامل جریان دو حالتی آب و هوا سود برده شده است. مقایسه ی بین نتایج شبیه عددی و اندازه گیریهای نمونه آزمایشگاهی به منظور تایید نرم افزار انجام گرفته است که به دست آمدن خطاهای کمتر از 20 درصد برای مقادیر سرعت و فشار، با توجه به هندسه ی پیچیده ی مجرا محدوده ا ی قابل قبول است. طی بازشدگیهای مختلف دریچه ی تنظیم جریان، مقادیر شاخص حفره سازی در نقاط بسیاری در پایاب دریچه در محدوده ی مقدار بحرانی 0.25 قرار گرفته است که استفاده از سامانه هوادهی در بعد از محل دریچه را ضروری می سازد. با هوادهی مناسب در این ناحیه، و کاهش سرعت جریان در مرزها، توزیع شاخص حفره سازی نسبت به حالت هوادهی نشده در حدود 6 تا 7 برابر افزایش یافته از مقدار بحرانی 0.25 به خوبی فاصله گرفته که در نهایت باعث بهبود وضعیت جریان از لحاظ ایجاد پدیده ی حفره سازی گردیده است.

هنگامی که جت عمودی سیال به یک صفحه افقی برخورد می کند، مایع بصورت شعاعی روی صفحه پخش می گردد تا اینکه در یک شعاع خاص، جریان فوق بحرانی به جریان زیر بحرانی تبدیل می شود؛ و پدیده پرش هیدرولیکی دایروی رخ می دهد. در مطالعه حاضر، این پدیده برای اولین بار با استفاده از نرم افزار اوپن فوم و روش اصلاح شده (VOF) شبیه سازی شد. تاثیر دبی جرمی و ارتفاع پایین دست بر شعاع پرش برای سیال نیوتنی (آب) و سیال غیر نیوتنی (هرشل-بالکلی) از نظر کمی و کیفی مقایسه گردید؛ اعتبارسنجی نتایج شبیه سازی با استفاده از داده های آزمایشگاهی و نظریه اصلاح شده واتسون و حل تقریبی بور انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که پرش های ایجاد شده در سیال هرشل-بالکلی در مقایسه با آب شعاع کمتری دارد و نسبت به تغییرات دبی و ارتفاع پایین دست حساسیت کمتری نشان می دهد. تغییرات شعاع پرش در سیال هرشل-بالکلی با افزایش دبی و ارتفاع پایین دست کاهش می یابد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

طراحی مناسب دریچه ها می تواند از بروز خسارات محتمل وارد بر این سازه ها مانند کاویتاسیون ارتعاش، نکاهد و از وقوع آن جلوگیری نماید. به همین جهت طراحی مناسب دریچه ها به اطلاعات دقیق خصوصیات هیدرولیکی جریان و تاثیر آن ها بر این تاسیسات نیاز دارد. گردآوری این اطلاعات با توجه به هزینه های سنگین در مقیاس واقعی، استفاده از مدل ریاضی مبتنی بر قوانین اساسی حاکم و یا استفاده از مدل های فیزیکی امکان پذیر است. در این تحقیق به بسط یک مدل ریاضی مناسب جهت تجزیه و تحلیل خصوصیات هیدرولیکی جریان مبادرت گردیده است و با استفاده از یک مدل هیدرولیکی که به این منظور در مرکز تحقیقات آب وزارت نیرو ساخته شد، صحت نتایج مدل ریاضی، مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات مورد استفاده در مدل ریاضی شامل معادلات ناویر استوکس و معادله رینولدز (مدل к-ε) می باشد که جهت حل آن ها به روش عددی، از روش حجم محدود از طریق الگوریتم سیمپل و به منظور ردیابی سطح آزاد آب بعد از دریچه از روش VOF استفاده شده است. اعتبار مدل ریاضی، بر اساس پارامترهای مختلف و وسیع آزمایشگاهی شامل توزیع فشار در نقاط حساس در محدوده دریچه، توزیع سرعت خروجی جریان، پروفیل ارتفاع سطح آزاد، ضریب فشردگی جریان و نیروی پایین کشنده (پسا)، صورت گرفته است. نتایج ارزیابی مدل ریاضی بر اساس نتایج مدل هیدرولیکی نشان داد که متوسط کل خطاهای ناشی از مدل ریاضی برای سرعت خروجی 10.77 درصد، برای فشارهای وارده بر اطراف دریچه 18.17 درصد، برای ارتفاع سطح آب 7.16 درصد، برای نیروی پسا 18.78 درصد و برای ضریب فشردگی 11.56 درصد می باشد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.