بررسي عددي روند استهلاك انرژي در سرريزهاي پلكاني با استفاده از روش حجم محدود

هدف اين مقاله، بررسي استهلاك انرژي در سرريزهاي پلكاني به روش عددي توسط نرم افزار ANSYS CFX مي‌باشد. براي گسسته‌سازي معادلات از روش حجم محدود مبتني بر المان و جهت كوپل كردن ترم‌هاي سرعت و فشار، الگوريتم تكراري SIMPLE به‌كار گرفته شده و ميدان حل جريان تا رسيدن باقيمانده‌ها به مقدار 5 10 ادامه يافته است. براي ارزيابي آشفتگي از مدل RNG k ε با بهره‌گيري از قابليت نرم‌افزار CFX جهت مدل‌سازي اختلاط دو فاز آب هوا و سطح آزاد جريان به نامFree Surface استفاده شده است. براي انجام صحت سنجي و نشان دادن قابليت نرم افزار، در ابتدا يك سرريز لبه‌پهن مدل شده و نتايج مدل حل با مدل آزمايشگاهي مقايسه شده است. سپس دو مدل سرريز پلكاني با آستانه ورودي سرريز اوجي و لبه‌پهن انتخاب شده و تحليل به ازاي دبي‌هاي مختلف انجام گرفته است. با توجه به نتايج و بررسي روند استهلاك انرژي در سرريزهاي لبه‌پهن و پلكاني و مقايسه آن با نتايج آزمايشگاهي، مي‌توان دريافت كه روش عددي هم مانند روش آزمايشگاهي توانايي ارائه نتايج قابل قبول در آناليز ميدان جريان در انواع سرريز پلكاني را دارا مي‌باشد و از نتايج آنها مي توان براي پيش‌بيني رفتار جريان براي شرايط مختلف استفاده كرد. نتايج حاصل از مدل عددي ارائه شده، بازدهي و قابليت مناسب سرريزهاي پلكاني را در استهلاك انرژي نشان داد. براي مدل با آستانه سرريز اوجي ميزان استهلاك براي دامنه دبي انتخاب شده از 80 تا 90 درصد و براي مدل با آستانه سرريز لبه‌پهن از 55 تا 80 درصد به‌دست آمد.