بررسی عددی مشخصات جریان و ضریب دبی عبوری از سرریز دریچه های استوانه ای مستغرق با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

سازه ترکیبی سرریز-دریچه به‎دلیل قابلیت عبور هم‏زمان مواد معلق از روی سرریز و مواد ته ‏نشین شده در جریان آب از قسمت دریچه، در مقایسه با سازه ‏های دیگری که برای اندازه‏ گیری دبی در کانال‏ها به‎کار برده می‏شوند، شرایط بهتری ایجاد می‏کند. در این تحقیق با بهره ‏گیری از علم دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و تحلیل عددی با استفاده از نرم‏افزار FLOW-3D جریان عبوری برای قطرهای مختلف سرریز-دریچه استوانه‏ای بررسی شد. شبیه‏ سازی جریان در کانالی به طول 3، عرض 4/0 و ارتفاع 5/0 متر انجام گرفت. مدل‏ها برای قطرهای استوانه‏ای 5، 5/7، 10 و 5/12 سانتی‏متر و برای سه بازشدگی دریچه 1، 2 و 3 سانتی‏متر و جریان در 4 دبی 12، 16، 20 و 22 لیتر‏بر‏ثانیه مورد مطالعه قرار گرفتند. از مقایسه نتایج ضریب دبی نسبت به پارامتر بدون ‏بعد نسبت عمق آب در بالادست به عمق آب در پایین‏دست مدل ترکیبی سرریز-دریچه مشاهده شد که نتایج عددی به‎دست آمده با به‎کارگیری مدل آشفتگی RNG داده ‏های نزدیک‏تری به نتایج آزمایشگاهی ارایه می‏دهند. در مرحله صحت‏سنجی نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی تحقیقات گذشته، درصد خطای مدل شبیه‏سازی شده کمتر از 5 درصد محاسبه شد که بیانگر دقت قابل‎قبول مدل‏سازی عددی است. نتایج بررسی‏ها نشان داد با افزایش دبی، در قطر و بازشدگی دریچه ثابت، ضریب دبی افزایش می‏یابد. در یک قطر ثابت از مدل سرریز-دریچه، به ازای افزایش بازشدگی دریچه، ضریب دبی کاهش می‏یابد. به ازای یک دبی و قطر ثابت، با افزایش ارتفاع بازشدگی دریچه، تغییرات ضریب دبی روند کاهشی دارد. هم‎چنین مشاهده شد انحنای پروفیل سطح جریان با افزایش قطر مدل استوانه‏ای بیشتر می‏شود.