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  می باشد. برای گسسته سازی معادلات از روش حجم محدود مبتنی بر المان و جهت کوپل کردن ترم های سرعت و فشار، الگوریتم تکراری SIMPLE به کار گرفته شده و میدان حل جریان تا رسیدن باقیمانده ها به مقدار  5-10 ادامه یافته است. برای ارزیابی آشفتگی از مدل  با بهره گیری از قابلیت نرم افزار CFX جهت مدل سازی 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 لبه پهن مدل شده و نتایج مدل حل با مدل آزمایشگاهی مقایسه شده است. سپس دو مدل سرریز پلکانی با آستانه ورودی سرریز اوجی و لبه پهن انتخاب شده و تحلیل به ازای دبی های مختلف انجام گرفته است. با توجه به نتایج و بررسی روند استهلاک انرژی در سرریزهای لبه پهن و پلکانی و مقایسه آن با نتایج آزمایشگاهی، می توان دریافت که روش عددی هم مانند روش آزمایشگاهی توانایی ارایه نتایج قابل قبول در آنالیز میدان جریان در انواع سرریز پلکانی را دارا می باشد و از نتایج آنها می توان برای پیش بینی رفتار جریان برای شرایط مختلف استفاده کرد. نتایج حاصل از مدل عددی ارایه 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 لبه پهن از 55 تا 80 درصد به دست آمد.