مطالعه موردی بررسی عددی شکلگیری کاویتاسیون در سرریز نیلوفری با استفاده از نرم افزار Flow3D

در سرریزهای نیلوفری در محل ورودی سرریز و محل اتصال ورودی قیفیشکل و شفت قائم و همچنین در محدوده زانویی، پیشبینی می شود که امکان وقوع کاویتاسیون وجود داشته باشد. این موضوع باعث شده است سرریزهای نیلوفری به عنوان یکی از مستعدترین سرریزها برای شکلگیری کاویتاسیون شناخته شوند. در این تحقیق با استفاده از شبیه سازی عددی این موضوع بررسی شده است. برای مدلسازی 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 میدهد. در این شبیهسازی، پارامترهای سرعت و فشار برای دبی های مختلف وهمچنین امکانپذیری وقوع کاویتاسیون با محاسبه شاخص کاویتاسیون بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان میدهند 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 آرامتر، کاویتاسیون مشاهده نمیگردد. در محدوده زانویی بدلیل انقباض جریان در ابتدا و انتهای زانویی، کاویتاسیون محتمل میباشد، اما در بقیه نقاط، شاخص کاویتاسیون از محدوده بحرانی فاصله دارد.