شبیه‌سازی جریان آشفته دو فازی سرریزهای لولایی با شکل تاج مختلف

زمینه و هدف: سرریزهای لولایی یکی از سازه های مهم جهت کنترل و تنظیم رقوم هیدرولیکی می باشند. سرریزهای آسانسوری سه لولایی در مقطع مجاری آب به صورت یک یا چند دریچه ای نصب می شوند که هرکدام دارای سیستم محرک مستقل جهت تغییر زاویه بدنه نسبت به کف کانال می باشند. با توجه به اینکه شرایط هیدرولیکی این نوع سرریزها به ویژه در حالت های چند دریچه ای و حالت های مختلف بازشدگی مشخص نمی باشد، در این تحقیق شرایط هیدرولیکی این سرریزها مورد بررسی گرفت.روش پژوهش: در این پژوهش مدل سازی جریان به منظور تحلیل ضریب دبی سرریز و انتخاب مدل آشفتگی مناسب با استفاده از نرم افزار ansys cfx و داده های آزمایشگاهی wahlin و replogle برای دبی ها و زوایای مختلف انجام گرفت. همچنین مدل های آشفتگی rng k e، k v، k e استاندارد و sst مورد مقایسه قرار گرفت. با انتخاب مدل آشفتگی، شکل بهینه تاج سرریز آسانسوری در 3 نوع شکل سرریز لبه تیز، دایره ای (لبه بالادست و پایین دست) و نیم دایره (لبه بالادست به صورت گرد گوشه) مورد مطالعه قرار گرفت.یافته ها: مقایسه نتایج خروجی مدل نشان داد که مدل آشفتگی k e استاندارد در مجموع تطابق بهتری با قرائت های آزمایشگاهی داشته، بطوریکه برای زوایای کم درصد خطای نسبی محاسبه شده بین 4/1 تا 1/3 درصد کمتر از بقیه مدل ها به دست آمد. با محاسبه عمق آب فلوم بالادست سرریز، خطای نسبی کمتر از 4/4 درصد برای مدل آشفتگی k e محاسبه گردید که تطابق بسیار خوبی را بین نتایج خروجی مدل و نتایج آزمایشگاهی نشان داد.نتایج: محاسبه ضریب دبی در سرریزهای آسانسوری نشان داد که ضریب دبی برای سرریز با زاویه 70 درجه و لبه تاج نیم دایره به ترتیب 7/0 تا 9/7 درصد بیشتر از سرریزهای با تاج نیم دایره و لبه تیز می باشد. این اختلاف برای سرریز با زاویه 8/27 درجه بین 4/0 تا 2/3 درصد به دست آمد. لذا سرریزهای با لبه تاج نیم دایره بیشترین ضریب آبگذری را دارا می باشند.

simulation of two- phase turbulent flow of pivot weirs with different crest shapes

background and aim: pivot weirs are one of the most important structures to control and regulate the water level. three pivot elevator weirs can be installed as one or more gates in a row in the waterways. each of them has an independent hoist system to change the weir angle relative to the bed. the hydraulic conditions of this type of weirs (especially in multi gates and different angles) are not studied. therefore, the hydraulic conditions of these weirs were investigated.method: in this study, flow modeling was performed to analyze the weir discharge coefficient and select the appropriate turbulence model using ansys cfx software. the model was evaluated using wahlin and replogle experimental data this for should be omitted for different angles, and discharges. also, rng k e, k v, standard k e, and sst turbulent models were compared. by determining the turbulence model, the optimal shape of the crest was studied in 3 types: sharp, circular (upstream and downstream of crest edge in round shape), and semicircular (upstream of crest edge in a round shape).results: comparison of the model output results for different turbulence models showed that the standard k e turbulence model is generally more consistent with laboratory readings so that for low angles the relative error calculated was between 1.4 to 3.1% less than the other models. the should be added error between should be omitted was calculated to be less than 4.4%, which showed a very good agreement between the model output and laboratory results. conclusion: the results of calculating the discharge coefficient in elevator weirs showed that the discharge coefficient for weirs with an angle of 70 degrees and the semicircular crest is 0.7 to 7.9 percent higher than the weirs with circular and sharp crested weirs, respectively. similarly, the increase of discharge coefficient for weirs with an angle of 27.8 degrees was obtained between 0.4 to 3.2 percent. therefore, weirs with semicircular crest edges have the highest discharge coefficient.