بررسی عددی روند استهلاک انرژی در سرریزهای پلکانی با استفاده از روش حجم محدود

هدف این مقاله، بررسی استهلاک انرژی در سرریزهای پلکانی به روش عددی توسط نرم افزار ansys cfx می‌باشد. برای گسسته‌سازی معادلات از روش حجم محدود مبتنی بر المان و جهت کوپل کردن ترم‌های سرعت و فشار، الگوریتم تکراری simple به‌کار گرفته شده و میدان حل جریان تا رسیدن باقیمانده‌ها به مقدار 5 10 ادامه یافته است. برای ارزیابی آشفتگی از مدل rng k ε با بهره‌گیری از قابلیت نرم‌افزار cfx جهت مدل‌سازی اختلاط دو فاز آب هوا و سطح آزاد جریان به نامfree surface استفاده شده است. برای انجام صحت سنجی و نشان دادن قابلیت نرم افزار، در ابتدا یک سرریز لبه‌پهن مدل شده و نتایج مدل حل با مدل آزمایشگاهی مقایسه شده است. سپس دو مدل سرریز پلکانی با آستانه ورودی سرریز اوجی و لبه‌پهن انتخاب شده و تحلیل به ازای دبی‌های مختلف انجام گرفته است. با توجه به نتایج و بررسی روند استهلاک انرژی در سرریزهای لبه‌پهن و پلکانی و مقایسه آن با نتایج آزمایشگاهی، می‌توان دریافت که روش عددی هم مانند روش آزمایشگاهی توانایی ارائه نتایج قابل قبول در آنالیز میدان جریان در انواع سرریز پلکانی را دارا می‌باشد و از نتایج آنها می توان برای پیش‌بینی رفتار جریان برای شرایط مختلف استفاده کرد. نتایج حاصل از مدل عددی ارائه شده، بازدهی و قابلیت مناسب سرریزهای پلکانی را در استهلاک انرژی نشان داد. برای مدل با آستانه سرریز اوجی میزان استهلاک برای دامنه دبی انتخاب شده از 80 تا 90 درصد و برای مدل با آستانه سرریز لبه‌پهن از 55 تا 80 درصد به‌دست آمد.