مطالعه موردی بررسی عددی شکل گیری کاویتاسیون در سرریز نیلوفری با استفاده از نرم افزار flow3d

در سرریزهای نیلوفری در محل ورودی سرریز و محل اتصال ورودی قیفی شکل و شفت قائم و همچنین در محدوده زانویی، پیش بینی می شود که امکان وقوع کاویتاسیون وجود داشته باشد. این موضوع باعث شده است سرریزهای نیلوفری به عنوان یکی از مستعدترین سرریزها برای شکل گیری کاویتاسیون شناخته شوند. در این تحقیق با استفاده از شبیه سازی عددی این موضوع بررسی شده است. برای مدل سازی عددی از نرم افزار flow3d استفاده شده و برای معتبرسازی، نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده، که تطابق مطلوبی را بین نتایج مدل عددی و آزمایشگاهی نشان می دهد. در این شبیه سازی، پارامترهای سرعت و فشار برای دبی های مختلف وهمچنین امکان پذیری وقوع کاویتاسیون با محاسبه شاخص کاویتاسیون بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهند در محدوده ورودی سرریز، بدلیل جدایش جریان حاصل از تغییر شیب مماس به سطح هندسه، فشار منفی ایجاد شده و در دبی های قبل از استغراق، کاویتاسیون وجود خواهد داشت و در رژیم جریان مستغرق بدلیل کاهش سرعت، امکان وقوع کاویتاسیون وجود ندارد. شفت قائم، در حالت رژیم جریان آزاد، همانند سرریز شوت عمل کرده و بدلیل کمتر بودن اصطکاک، سرعت زیاد بوده و امکان وقوع کاویتاسیون وجود خواهد داشت. ولی در حالت استغراق بدلیل وجود جریان آرام تر، کاویتاسیون مشاهده نمی گردد. در محدوده زانویی بدلیل انقباض جریان در ابتدا و انتهای زانویی، کاویتاسیون محتمل می باشد، اما در بقیه نقاط، شاخص کاویتاسیون از محدوده بحرانی فاصله دارد.