نقطه غوطه وری هنگامی روی می دهد که در برخورد جریان غلیظ با سیال ساکن، جریان غلیظ به درون سیال ساکن نفوذ کرده باشد. در این تحقیق پارامترهای هیدرولیکی جریان غلیظ و هم چنین شیب بستر سیال ساکن که بر نقطه غوطه وری تاثیر گذار هستند، تحت شرایط دو مدل تلاطمی استاندارد و RNG (که در سراسر متن به اختصار مدل استاندارد و RNG از آنها یاد خواهد شد) با استفاده از مدل Flow-3D مورد بررسی قرار گرفته اند. در این تحقیق ابتدا یک مدل فیزیکی ساخته شد و آزمایش های مختلف- در مجموع 36 آزمایش در آن انجام گردید. سپس با استفاده از مدل Flow-3D ارتفاع نقطه غوطه وری برای شرایط آزمایشگاهی موجود تحت شرایط دو مدل آشفتگی مذکور شبیه سازی شد. بررسی مقایسه ای نشان داد که عمق غوطه وری برآورد شده تحت مدل آشفتگی RNG نسبت به مدل استاندارد، به مقادیر اندازه گیری شده آزمایشگاهی نزدیک تر می باشد. این در حالی است که در شیب 12 درصد مدل RNG مقدار 12.28 درصد و مدل استاندارد حدود 30 درصد نتایج را بیشتر از داده های آزمایشگاهی پیش بینی نموده است. در مجموع برای کلیه شیب ها به طور متوسط نتایج حاصل از مدل تلاطمی RNG، 10.5 درصد و نتایج حاصل از مدل استاندارد 27 درصد بیشتر از مقادیر اندازه گیری شده می باشد. با توجه به بررسی آماری انجام شده مشخص گردید که مدل تلاطمی RNG به طور کلی نتایج ارتفاع غوطه وری را با دقت رضایت بخشی نسبت به مدل استاندارد تخمین می زند.

در این پژوهش تاثیر پارامتر سرعت بر افت فشار سیکلون و قطر ذرات بر باز ده سیکلون با حدود 1300000 المان بصورت با سازمان تهیه شده است. برای ایجاد کوپل میان معادلات پیوستگی و ممنتوم از الگویتم سیمپل استفاده شده است. پروفیل های سرعت در جهت های y و z جریان در دو مقطع سیکلون با استفاده از مدل های آشفتگی RNG k-ε، k-ε استاندارد و k-ε تحقق پذیر 22 محاسبه شده اند و به همراه نتایج تجربی موجود مورد مقایسه قرار گرفتند. همچنین نشان داده شد با افزایش سرعت ورودی، افت فشار سیکلون به علت بیشتر شدن شدت آشفتگی و ایجاد جریان های چرخشی قوی افزایش می یابد. با توجه به نتایج به دست آمده مشخص شد که مدل RNG k-ε مرتبه دوم در پیش بینی پروفیل های سرعت از دقت بالاتری نسبت به بقیه مدل های k-ε برخوردار است.

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

زمینه و هدف: غلظت ذرات هوابرد درون اتاق پاک به دلیل ایفای نقش مهم در تولید داروها و محصولات با تکنولوژی بالا، تحت کنترل می باشد. الگوی جریان هوا یکی از پارامترهای مهم و موثر در غلظت ذرات و توزیع آلودگی درون اتاق های پاک می باشد، بنابراین الگوسازی دقیق جریان هوا درون اتاق های پاک حائز اهمیت می باشد. بنابراین در این مطالعه ارزیابی و شبیه سازی الگوی جریان هوا در اتاق های پاک مورد بررسی قرار گرفت.روش بررسی: مطالعه حاضر یک پژوهش تجربی-کاربردی می باشد که در سال 1394 در یک صنعت دارویی انجام شد. روش انجام کار در این مطالعه، بررسی تعیین الگوی جریان هوا در اتاق پاک می باشد. در این مطالعه 3 اتاق پاک مربوط به 3 کلاس پاکیزگی B، C و D مورد بررسی قرار گرفت. سپس، به منظور تعیین بردارهای سرعت، الگوی جریان هوا در اتاق پاک، با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسبه ای (CFD) شبیه سازی گردید.یافته ها: یافته های این مطالعه نشان داد که سرعت جریان هوا اندازه گیری شده در مدل تجربی، در فواصل افقی و عمودی مختلف با سرعت های جریان هوا پیش بینی شده توسط نرم افزار Fluent در شرایط مشابه و در فواصل یکسان بسیار نزدیک به هم می باشد. هم چنین کانتورهای سرعت جریان هوا برای 3 کلاس پاکیزگی تعیین گردید. بعلاوه، نتایج سنجش غلظت ذرات در اتاق های پاک نشان داد که میانگین تراکم آلودگی ذرات در سه کلاس پاکیزگی، پایین تر از حد مجاز استاندارد ایزو 14644 (سال 2005) می باشد.نتیجه گیری: این مطالعه نشان داد که مدل آشفتگی RNG k-e مناسب ترین مدل برای شبیه سازی الگوی جریان هوا در اتاق پاک می باشد. هم چنین وجود ابزار و تجهیزات موجود در اتاق پاک بر الگوی جریان هوا و در نهایت بر راندمان حذف ذرات در اتاق پاک تاثیر می گذارد.

سرریز جانبی به شکل یک شکاف در کناره کانال اصلی برای هدایت جریان های اضافی که بالاتر از تاج سرریز قرار دارند مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع از سازه ها در کنترل سطح جریان در شبکه های آبیاری- زهکشی، سیستم دفع فاضلاب های شهری و آبرسانی جهت شرب بکار گرفته می شوند. در این بین کانال های دایروی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار هستند، طول قابل ملاحظه ای از سیستم دفع فاضلاب و لوله های انتقال ساخته شده از مجاری دایروی است. در این مطالعه تغییرات تراز سطح آزاد، آشفتگی و میدان جریان عبوری از داخل یک کانال دایروی دارای سرریزجانبی توسط نرم افزار تجاری شبیه سازی عددی شده است. در این شبیه سازی عددی برای مدل سازی تغییرات سطح آزاد جریان از طرح VOF و برای شبیه سازی آشفتگی میدان جریان از مدل آشفتگی RNG استفاده شده است. در این مطالعه بمنظور اعتبار سنجی دقت مدل عددی، تغییرات عمق جریان در امتداد سرریزجانبی، ضریب دبی سرریزجانبی، دبی عبوری ازروی سرریز، عدد فرود در بالادست سرریز و انرژی مخصوص در ابتدای سرریز با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. مقایسه کلیه پارامترهای ذکر شده با نتایج آزمایشگاهی حاکی از دقت بسیار بالای مدل CFD در پیش بینی آشفتگی و میدان جریان عبوری از داخل یک کانال دایروی دارای سرریزجانبی است. هدف اصلی در این شبیه سازی عددی کسب درک صحیح از رفتار جریان عبوری از داخل کانال های دایروی دارای سرریزجانبی بمنظور استفاده در مسائل طراحی این نوع از سازه های هیدرولیکی است.

جریان های غلیظ هرگاه به یک توده سیال سبک تر برخورد نمایند، یک ناحیه غوطه وری را ایجاد می کنند. با توجه به این که در ارتفاع غوطه وری مرز بین سیال غلیظ با سیال پیرامون در محل نقطه غوطه وری مشخص می گردد، برآورد این نقطه از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این تحقیق پارامترهای هیدرولیکی جریان غلیظ و همچنین شیب بستر سیال ساکن که بر نقطه غوطه وری می گذارند، بررسی شده است. برای نیل به اهداف این تحقیق ابتدا یک مدل فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران ساخته شد و آزمایش های مختلف در آن انجام گردید. در همه آزمایش ها ارتفاع غوطه وری در دبی های مختلف از سیال غلیظ و تفاوت دانسیته 6، 9، 13 و 16 گیلوگرم بر مترمکعب برای سه شیب 8، 12 و 16 درصد اندازه گیری شد. سپس با استفاده از مدل Flow- 3D تحت شرایط مدل تلاطمی RNG ارتفاع نقطه غوطه وری برای شرایط آزمایشگاهی موجود شبیه سازی شد. بررسی مقایسه ای نشان داد که عمق غوطه وری برآورد شده با استفاده از Flow- 3D تحت شرایط مدل تلاطمی RNG در مقایسه با داده های مشاهداتی در آزمایشگاه از دقت مناسبی برخوردار می باشند به گونه ای که به طور متوسط برای شیب 8 درصد مدل ریاضی حدود 14 درصد نتایج را بیشتر پیش بینی می نماید و این در حالی است که برای کلیه شیب ها به طور متوسط نتایج حاصل از مدل تلاطمی RNG 10.5 درصد بیشتر از مقادیر اندازه گیری شده می باشد.