كارايي نرم افزارهاي ديناميك سيالات محاسباتي در تعيين ميزان جريان خروجي از قطره چكان ها

Performance Computational Fluid Dynamics Software Tools in Determination Emitters Outflow

كارايي هيدروليكي قطره چكان ها نقش مهمي در يكنواختي سيستم آبياري قطره اي دارد. اما توليد قطره چكان مناسب، پر هزينه و وقت گير مي-باشد و به دليل ريز و پيچيده بودن هندسه مجاري آن، مشاهده جريان در حين عبور از مجاري غير ممكن مي باشد. بنابراين به نظر مي رسد ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) مي تواند كمك شاياني به مطالعه خصوصيات هيدروليكي جريان درون مجاري قطره چكان ها نمايد. در اين تحقيق، سه نوع قطره چكان با كدهاي A، B و C انتخاب شدند و اندازه مجاري آنها با عكس برداري توسط ميكروسكوپ الكتروني (SEM) تعيين گرديد. جريان داخل مجاري قطره چكان ها توسط دو نرم افزار ديناميك سيالات محاسباتي FLOW3D و FLUENT با دو فرض آرام و متلاطم بودن شبيه سازي گرديد و دبي خروجي از قطره چكان ها محاسبه گرديد. صحت سنجي نتايج حاصل از CFD با نتايج آزمايشگاهي شخص كرد كه متوسط خطاي پيش بيني براي مدل آرام حاصل از FLUENT، مدل متلاطم حاصل ازFLUENT، مدل آرام حاصل از FLOW3D و مدل متلاطم حاصل ازFLOW3D به ترتيب برابر با 0/4، 4/4، 3/5 و 0/12درصد بود، كه نشان مي دهد مدل آرام مقدار دبي قطره چكان ها را نسبت به مدل متلاطم كمتر برآورد مي نمايد. همچنين در هر دو نرم افزار FLOW3Dو FLUENT، خطاي مدل متلاطم نسبت به مدل آرام بيشتر است و با توجه به خطاهاي ذكر شده، نرم افزار FLUENTنسبت به FLOW3D داراي كارايي بالاتري در شبيه سازي جريان درون مجاري قطره چكان ها مي باشد. اما به طور كلي مي توان گفت هر دو نرم افزار با دقت خوبي قادر به شبيه سازي جريان داخل مجاري قطره چكان ها مي باشند.

Hydraulic performance of emitters plays a major role in the trickle (drip) irrigation system uniformity. But, manufacturing proper emitters is highly expensive and time consuming. On the other hand, the study of flow behavior of the water passing through emittersʹ channels is difficult because of their small size and complexity. Therefore, it seems that Computational Fluid Dynamics (CFD) can significantly contribute to the study of flow hydraulic characteristics in emitter channels. In the present study, the three emitter codes A, B and C were selected and their channels size determined using the Scanning Electronic Microscope (SEM) for taking the pictures of channels. The flow in emitters channels was simulated with the two software FLOW3D and FLUENT. In this study laminar and turbulence models were applied for the simulation of flow in emittersʹ channels, the discharge for each emitter was calculated .Verification of the CFD simulation results with those obtained in laboratory showed that Relative error value (Er) for laminar model of FLUENT, turbulent model of FLUENT, laminar model of FLOW3D, turbulent model of FLOW3D was 4.0, 4.4, 5.3, 12.0 per cent respectively. Laminar model estimated emitters discharge less than turbulent model. Also, it was shown that in both models FLOW3D and FLUENT the error calculated for turbulent model is greater than laminar model and that FLUENT software is more efficient than FLOW3D in the simulation of flow within emittersʹ channels. But, generally, it can be said that the two software tools can simulate flow in emittersʹ channels with a good accuracy.