ارزيابي عملكرد مدل تلاطمي استاندارد در مقايسه با مدل RNG در پيش‌بيني ارتفاع غوطه‌وري جريان غليظ

The Functional Comparison of the Turbulent Model to the RNG Model at Predicting the Plunge Point Depth

نقطه غوطه وري هنگامي روي مي دهد كه در برخورد جريان غليظ با سيال ساكن، جريان غليظ به درون سيال ساكن نفوذ كرده باشد. در اين تحقيق پارامترهاي هيدروليكي جريان غليظ و هم چنين شيب بستر سيال ساكن كه بر نقطه غوطه وري تأثير گذار هستند، تحت شرايط دو مدل تلاطمي استاندارد و RNG (كه در سراسر متن به اختصار مدل استاندارد و RNG از آنها ياد خواهد شد) با استفاده از مدلFlow3D مورد بررسي قرار گرفته اند. در اين تحقيق ابتدا يك مدل فيزيكي ساخته شد و آزمايش هاي مختلف در مجموع 36 آزمايش در آن انجام گرديد. سپس با استفاده از مدل Flow3D ارتفاع نقطه غوطه وري براي شرايط آزمايشگاهي موجود تحت شرايط دو مدل آشفتگي مذكور شبيه سازي شد. بررسي مقايسه اي نشان داد كه عمق غوطه وري برآورد شده تحت مدل آشفتگي RNG نسبت به مدل استاندارد، به مقادير اندازه گيري شده آزمايشگاهي نزديك تر مي باشد. اين در حالي است كه در شيب 12 درصد مدل RNG مقدار 28/12 درصد و مدل استاندارد حدود 30 درصد نتايج را بيشتر از داده هاي آزمايشگاهي پيش بيني نموده است. در مجموع براي كليه شيب ها به طور متوسط نتايج حاصل از مدل تلاطمي RNG، 5/10 درصد و نتايج حاصل از مدل استاندارد 27 درصد بيشتر از مقادير اندازه گيري شده مي باشد. با توجه به بررسي آماري انجام شده مشخص گرديد كه مدل تلاطمي RNG به طور كلي نتايج ارتفاع غوطه وري را با دقت رضايت بخشي نسبت به مدل استاندارد تخمين مي زند.

While the mass density current penetrates the stagnant fluid, a plunge point occurs. In this regard, the boundary of the dense fluid with ambient fluid is determined at the plunge point height. In this research, the hydraulic parameters of the dense flow and the bed slope of the stagnant fluid which have a significant effect on the plunge point have been investigated under the two turbulence models: the k and the RNG at the Flow3D model. To achieve the purpose of this research, a physical model was set up at the hydraulics laboratory of Shahid Chamran University (SCU), Ahwaz, Iran. Then, using the Flow3D model with both the k and the RNG turbulence model, the height of the plunge point was simulated according to the same experimental condition. Findings showed that the predicted depth under the RNG model is closer to the results of the physical model. For exle, the k and RNG model for the 12% slope can estimate the plunge point depth by 30% and 12.28% respectively more than the experimental data. However, for all the slopes, the ke model can on average overestimate by 27% and RNG model 10.5% more than the results of experimental data. The statistical analysis showed that the RNG model predicts the plunge point depths with a satisfactory precision.