مدل‌سازي رياضي افت انرژي در سرريزهاي پلكاني با استفاده از مدل عددي ANSYS-CFX

در اين تحقيق سرريز پلكاني با استفاده از مدل عددي CFX شبيه‌سازي شده و ميزان استهلاك انرژي تحت تأثير پارامترهاي هندسي پلكان‌ها و دبي عبوري جريان از روي سرريز بررسي شده است. در اين زمينه براي مدل‌سازي آشفتگي جريان از مدل تلاطمي kε استاندارد استفاده گرديده است. براي دست يابي به اهداف اين تحقيق، در ابتدا مدل‌هاي عددي CFX نسبت به يك مدل آزمايشگاهي مورد واسنجي و صحت سنجي قرار گرفتند. نتايج حاصل از واسنجي و صحت سنجي نشان داد كه پاسخ هاي مدل عددي CFX تطابق خوبي با نتايج آزمايشگاهي دارد. پس از آن ميزان استهلاك نسبي انرژي به ازاي تعداد پلكان‌ها، دبي‌ها و شيب‌هاي مختلف در مدل عددي CFXمورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل نشان داد كه در سرريز ده پلكاني، دبي در واحد عرض50 ليتر بر ثانيه بر متر، كاهش استهلاك انرژي در اثر افزايش دو برابر دبي، 21.96 درصد و در اثر افزايش دو برابر شيب، 11.38 درصد و در اثر افزايش دو برابر تعداد پلكان‌ها، 5.80 درصد مي‌باشد. هم چنين نتايج حاصل از ارزيابي مدل‌هاي عددي نشان داد كه افزايش دو برابري ارتفاع پله در يك سرريز، درصورتي كه شيب سرريز ثابت بماند و  برابر با دو باشد موجب افزايش استهلاك انرژي به ميزان 23.61 درصد مي‌شود. با توجه به نتايج بدست آمده درمجموع مي توان عنوان كرد كه مدل عددي  CFXبه دليل دقت بالاي نتايج بدست آمده نسبت به نتايج آزمايشگاهي و هم چنين هزينه كم محاسباتي مي تواند جايگزين مناسبي براي برخي از روش‌هاي آزمايشگاهي پرهزينه و زمان‌بر باشد.