ارزيابي نرم افزار ANSYS CFX در شبيه‌سازي توزيع سرعت و فشار بر روي سرريز تاج دايره‌اي

Evaluating the performance of ANSYS-CFX software in simulation the velocity and pressure distributions over circular crested weirs

نرم افزار ANSYS CFX، نرم افزاري كارآمد و چند منظوره براي شبيه‌ سازي ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) در تمام سطوح و پيچيدگي مي ‌باشد. اين نرم افزار از روش حجم محدود براي حل عددي جريان‌ هاي دو و سه بعدي، جريان‌ هاي تراكم‌ پذير و تراكم ناپذير، جريان‌ هاي لزج و غيرلزج، آرام و آشفته با مدل‌ هاي توربولانس مختلف، سيالات نيوتني و غيرنيوتني، محيط‌ هاي متخلخل، جريان‌ هاي دائمي و غير دائمي، و مسائل تقابل سيال و جامد (FSI) استفاده مي‌ كند. سازه‌ هاي كنترل و اندازه‌گيري جريان از اجزاي مهم و ضروري در شبكه‌ هاي آبياري و زهكشي مي ‌باشند. در بين اين سازه ‌ها، سرريز‌ها به علت داشتن روابط ساده و نسبتاً دقيق ازكاربرد بيشتري برخوردارند. به منظور ارزيابي نرم افزار ANSYS-CFX در شبيه‌ سازي جريان بر روي سرريز تاج دايره‌ اي، دو سرريز مجزا يكي با شيب پايين دست و بالادست به ترتيب 45 درجه و قايم و ديگري با شيب پايين دست و بالادست به ترتيب 45 درجه و 60 درجه در نظر گرفته شد. شبيه سازي جريان براي 3 دبي مختلف جريان و باطبع سه مقدار مختلف انجام گرديد. نتايج نشان داد كه پيش‌بيني نرم‌ افزار تطابق بسيار خوبي با مقادير اندازه‌گيري دارد. شيب بالادست و پايين دست سرريز در خروجي مدل تأثير چنداني نداشته و مدل به خوبي پروفيل‌ هاي فشار و سرعت را براي هر دو شيب شبيه ‌سازي كرده است. به طور كلي نتايج مدل در شيب 90-45 نسبت به 60-45 بهتر مي ‌باشد.

ANSYS-CFX is an effective and multipurpose software which can be used for simulation the computational fluid dynamics (CFD) solutions at all levels of complexity. This software can be used for numerical solution of two and three dimensional flows, compressible and incompressible flows, viscous and non-viscous flows, laminar and turbulent flows, Newtonian and non-Newtonian flows, porous media, steady and unsteady and FIS by finite element method. Hydraulic control structure is one of the major components of irrigation and drainage systems. Circular crested weirs are extensively used in the hydraulic structures due to simple and relatively precise relationships.To evaluate the performance of ANSYS-CFX software in simulation the flow patterns over the weir crest, two different cylindrical weirs with 90 and 45 for up-and downstream angles, respectively, and also with 60 and 45 for up-and downstream angles, respectively were considered. Three different discharge and concequently three are considered for each weir shape. The results showed that the data predicted by the software in a good agreement with experimental data. The results indicate that the up-and downstream weir face angle has no significant effect on the output of the model and this model approaches work well for pressure and velocity distributions with two different cylindrical weirs angles. In general, the results of 45-90 weirs angles is better than the results of 45-60.