وو و لو^[۴۱] (۲۰۱۱) با انجام تحقیقات آزمایشگاهی به بررسی تأثیر هوادهی به جریان آزاد در پیشگیری از وقوع پدیده‌ی کاویتاسیون پرداختند. در این تحقیق به بررسی پارامترهای موثر از جمله فشار هوای ورودی به جریان و مساحت ناحیه‌ی هوادهی پرداخته شد. با مقایسه‌ی حالت‌های مختلف برای هواده، فشار هوای ورودی به جریان و ناحیه‌ی موثر در هوادهی، معلوم شد که هرچه فشار هوای ورودی بیشتر و ناحیه‌ی هوادهی بزرگ‌تر باشد پیشگیری و کنترل تخریب‌های ناشی از کاویتاسیون بهتر صورت می­گیرد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شکل ‏۲‑۱۴- تاثیر افزایش زاویه دفلکتور بر (a) طول نسبی جت و (b) ضریب هوادهی (Pfister, 2011)

شکل ‏۲‑۱۵- تاثیر افزایش زیرفشار داخل کاویتی بر (a) طول کاویتی و (b) ضریب هوادهی (Pfister, 2011)
کولاچیان و همکاران (۲۰۱۲) به کمک روش­های عددی و توسط نرم­افزار Fluent، تاثیر هوادهی بر روی مشخصه­های هیدرولیکی جریان تخلیه کننده تحتانی سد سفید رود را به ازائ بازشدگی­های متفاوت دریچه مورد مطالعه قرار دادند. در این مطالعات با شبیه سازی عددی جریان به بررسی میدان­های سرعت و فشار پرداخته شد. نتایج تحلیل بیانگر دقت مناسب مدل عددی در پیش ­بینی میدان فشار، سرعت، پروفیل سطح آزاد، ضریب هوادهی و اندیس کاویتاسیون در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی بوده و نشان داد که هوادهی تاثیر قابل توجهی بر افزایش فشارهای موضعی و در نتیجه کاهش خسارت ناشی از کاویتاسیون داشته است.
اقبال­زاده و جوان (۲۰۱۲) با انجام مطالعات عددی به مقایسه بین مدل­های VOF و Mixture در شبیه سازی جریان­های دو فازه پرداختند. در این مطالعات، شبیه سازی جریان عبوری از روی یک سرریز پلکانی توسط نرم­افزار Fluent صورت گرفته و در طی آن پروفیل سطح آزاد آب و مقدار هوای وارد شده به جریان محاسبه و نتایج حاصله با داده ­های آزمایشگاهی (Chen, 2002) مقایسه شدند. نتایج این شبیه سازی نشان داد که سطح آزاد آب و مقدار هوای وارد شده به جریان توسط مدل Mixture بهتر از مدل VOF تخمین زده شده است.
بوسکار^[۴۲] و همکاران (۲۰۱۲) طی آزمایشات گسترده­ای به بررسی تاثیر پارامترهای هندسی و هیدرولیکی بر میدان فشار، طول کاویتی و ضریب هوادهی جریان در جریان عبوری از روی رمپ تعبیه شده در انتهای تونل پرداختند. در طی این آزمایشات رابطه =L_jet/d=f(tanϕ, α, Fr, Re, Aerator Geometry) و β_lower=Q_a/Q_w=f(Aerator Geometry, Fr, Tu, tanϕ, α) استفاده شد که بیانگر وابستگی طول نسبی کاویتی پایین­دست رمپ () به پارامترهای بی­بعد زاویه رمپ (ϕ)، شیب کف تونل (α)، عدد فرود (Fr)، عدد رینولدز (Re) و هندسه هواده و وابستگی ضریب هوادهی جریان (β) به پارامترهای بی­بعد هندسه هواده، عدد فرود، شدت توربولانسی (Tu)، زاویه رمپ و شیب کف تونل می­باشد. نتایج این آزمایشات نشان داد که فشار در کف تونل در تمامی حالت­های بازشدگی دریچه و هد آب مخزن، با رسیدن به ناحیه چرخش در پایین­دست رمپ، دارای افت شدیدی بوده و با خارج شدن از این ناحیه دارای افزایش می­باشد. (شکل ۲-۱۶) در تمامی هندسه­های رمپ به کار رفته در این آزمایشات، با افزایش عدد فرود جریان، طول کاویتی پایین­دست و ضریب هوادهی جریان افزایش پیدا می­ کنند. (شکل ۲-۱۷) با افزایش سطح مقطع نسبی جریان هوای ورودی (A_a/A_w) که منجر به افزایش مقدار هوای ورودی به جریان می­ شود، طول کاویتی پایین­دست رمپ و ضریب هوادهی جریان افزایش می­یابند. (شکل ۲-۱۸) همچنین فشار کاویتی میانگین (P_n=p/gd) در سطح مقطع کوچک هوادهی (AV)، با افزایش عدد فرود کاهش یافته و در سطح مقطع بزرگ هوادهی، به ازائ تمامی دامنه اعداد فرود، فشار کاویتی در حدود فشار اتمسفر قرار دارد. این مطلب بیانگر افزایش ضریب فشار در محدوده کاویتی با افزایش درصد هوای ورودی به جریان می­باشد. (شکل ۲-۱۹)

(a) (b)
شکل ‏۲‑۱۶- تغییرات فشار در کف تونل به ازائ درصد بازشدگی مختلف دریچه و هد آب مخزن h/h₀ : (a) 0.6 و (b) 1 (Bhosekar et al., 2009)

(a) (b)
شکل ‏۲‑۱۷- تغییرات (a) طول کاویتی و (b) ضریب هوادهی نسبت به عدد فرود جریان (Bhosekar et al., 2009)

(a) (b)
شکل ‏۲‑۱۸- تغییرات (a) طول کاویتی و (b) ضریب هوادهی نسبت به سطح مقطع هوای ورودی (Bhosekar et al., 2009)
شکل ‏۲‑۱۹- تغییرات ضریب فشار با عدد فرود جریان و مقایسه حالت­های هوادهی و بدون هوادهی (Bhosekar et al., 2009)
موو^[۴۳] و همکاران (۲۰۱۲) در مطالعات عددی خود ضمن شبیه سازی عددی سه بعدی جریان عبوری از روی سرریز آزاد شوت بر پایه­ روش VOF، به بررسی وضعیت جریان پرداختند. در این تحقیقات شبیه سازی عددی سه بعدی میدان جریان توسط نرم­افزار Fluent صورت گرفت. نتیجه این که مدل آشفتگی Standard k-ε در مدل VOF برای سرریز شوت پارامترهای سطح آزاد جریان، توزیع فشار و سرعت جریان را به خوبی تخمین می­زند.
چیناراسری و همکاران (۲۰۱۲) با انجام تحقیقات عددی به بررسی مشخصه­های هیدرولیکی و توربولانسی جریان در دو حالت سرریز شوت و پلکانی پرداختند. مطالعات در حالت دو بعدی و با بهره گرفتن از روش VOF انجام گرفته و برای مدل­سازی اغتشاش از مدل آشفتگی دو معادله­ای RNG k-ε استفاده شده است. نتایج این شبیه سازی نشان داد که مقادیر پروفیل­های سرعت و فشار در دو حالت سرریز شوت و پلکانی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشته و بیشترین درصد اختلاف در توزیع سرعت­ها در سرریز شوت ۱۷% بوده است. در ایستگاه­های دورتر از سرریز پروفیل­های سرعت تمایل به حفظ پروفیل و داشتن مقدار ماکزیمم ثابت دارند. در شرایط ورودی یکسان برای هر دو سرریز، سرعت ماکزیمم در ایستگاه نزدیک به خروجی در سرریز شوت نسبت به سرریز پلکانی بیشتر می­باشد که بیانگر احتمال بیشتر وقوع کاویتاسیون در سرریز شوت می­باشد. نتایج شدت توربولانسی در سرریز شوت نشان می­دهد که بیشترین مقدار آن در کف سرریز و در ایستگاه نزدیک به خروجی که دارای سرعت جریان ماکزیمم می­باشد، رخ می­دهد.
وو و ما^[۴۴] (۲۰۱۲) با انجام آزمایشاتی تاثیر رژیم جریان بعد از هواده را در ورود هوا به داخل جریان و جلوگیری از خسارات کاویتاسیون مورد بررسی قرار دادند. این آزمایشات در دانشگاه هوهایی چین در یک تونل آب که از دو بخش دایره­ای به قطر m 21/0 و طول m 8/1 و مستطیلی به ابعاد m 23/0*m 175/0 و طول m 5/3 تشکیل شده بود، انجام گرفت. رمپ هواده در قسمت مستطیلی تونل تعبیه شده بود. برای جریان پایین­دست هواده سه رژیم مختلف در نظر گرفته شد، کاویتی پر شده با آب، کاویتی پر شده با هوا و حالت ما بین آن­ها، که با توجه به عدد فرود جریان از یکدیگر تفکیک می­شوند. نتایج آزمایشات نشان داد که تبدیل رژیم­های جریان پایین­دست هواده به یکدیگر وابسته به پارامترهای هندسی هواده از جمله زاویه رمپ، ارتفاع رمپ و شیب کف تونل می­باشد.
چکیب^[۴۵] (۲۰۱۳) به صورت عددی و توسط نرم­افزار Fluent به بررسی نقطه شروع هوادهی طبیعی از سطح جریان بر روی سرریز پلکانی پرداخت. در این مدل­سازی جهت محاسبه اندرکنش بین فاز آب و فاز هوا از روش VOF و جهت مدل­سازی توربولانس جریان از مدل آشفتگی Standard k-ε استفاده گردید. در طی مطالعات چندین نقطه برای تعیین نقطه شروع هوادهی تعیین گردیده و با نتایج آزمایشگاهی و روابط تئوری مقایسه شدند. نتایج این مطالعات مشخص کرد که با افزایش آبگذری جریان، نقطه شروع هوادهی از سطح به پایین­دست انتقال یافته و برای دبی در واحد عرض m²/s 82/0 هوادهی از سطح روی پله­های سرریز قرار نداشته و به حوضچه آرامش انتقال پیدا می­ کند. همچنین در اثر ورود هوا به جریان به دلیل این که باعث کاهش اصطکاک دیواره­ها می­گردد، سرعت جریان افزایش می­یابد.
کرمانی و همکاران (۲۰۱۳) با انجام مطالعات آزمایشگاهی به بررسی مقاطعی که دچار خسارت ناشی از کاویتاسیون در سرریز سد شهید عباسپور شده بودند، پرداختند. آزمایشات بر روی مدل هیدرولیکی صورت گرفته و دو پارامتر سرعت جریان و اندیس کاویتاسیون جهت تعیین ۵ سطح مهم در خسارت، مورد بررسی قرار گرفته­اند. در آزمایشات صورت گرفته بر روی مدل هیدرولیکی از ۴ دبی مختلف استفاده شده و پارامترهای فشار و سرعت میانگین و اندیس کاویتاسیون تعیین گشتند. در نتایج آزمایشات مقاطع محتمل برای خسارت کاویتاسیون تعیین گشته و مشخص شد که با افزایش دبی جریان، اندیس کاویتاسیون کاهش یافته و احتمال خسارت بیشتر می­ شود. همچنین از آنجاییکه سرعت جریان در طول سرریز افزایش می­یابد، احتمال خسارت در مقاطع انتهایی سرریز بیشتر می­گردد.
کاویانپور و همکاران (۱۳۸۲) با انجام مطالعات آزمایشگاهی در رابطه با اندازه‌گیری نوسانات فشار در پایین‌دست هواده مستقر در یک تونل دایروی، به بررسی عملکرد هواده با هندسه‌های مختلف پرداختند. در این آزمایشات که در مرکز تحقیقات آب ایران با برقراری جریان در یک تونل با مقطع دایره‌ای که دارای یک رمپ هواده بود انجام شد، مقادیر فشار و نوسانات آن در پایین‌دست هواده به وسیله‌ی قرار دادن پیزومترهایی در پایین‌دست رمپ، اندازه‌گیری شد. مدل آزمایشگاهی شامل یک لوله از جنس ورق شفاف به قطر تقریبی cm 30 و شیب ۰٫۳۴ و طول تقریبی m 5 ساخته و مورد آزمایش قرار گرفت. رمپ‌های به کار رفته در این آزمایش دارای زوایای ^°۵ و ^°۱۰ با ارتفاع‌های cm 1، cm 2 و cm 3 بودند. با توجه به نتایج این آزمایشات روشن شد که استفاده از هواده‌ها با ارتفاع کوچک‌تر جهت تأمین هوا در مجاری بسته تونلی در مقایسه با هواده‌های با ارتفاع بزرگ‌تر از نقطه‌نظر عملکرد هیدرودینامیکی، مناسب‌تر می‌باشد.
سرتاج و همکاران (۱۳۸۵) شبیه سازی عددی دو بعدی جریان عبوری از روی سرریز به کمک نرم­افزار Fluent را انجام دادند. از روش VOF جهت مدل­سازی پروفیل سطح آزاد آب و مدل دو معادله­ای RNG k-ε جهت مدل­سازی توربولانس جریان استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان داد که مدل عددی با دقت خوبی (حداکثر اختلاف ۱۳- % ) پارامترهای جریان مانند آبگذری و سرعت متوسط را تخمین می­زند.
رستمی و همکاران (۱۳۸۶) با بهره گرفتن از مدل­سازی عددی جریان بر روی سرریز پلکانی خالکایی به بررسی اتلاف انرژی جریان در این سرریز پرداختند. جهت شبیه سازی جریان از نرم­افزار Fluent و از روش VOF برای مدل­سازی جریان دو فازه آب و هوا و از مدل RSM برای مدل­سازی توربولانس جریان استفاده شد. نتایج این نشان می­دهد که در اثر عبور جریان سیلاب طراحی از روی سرریز، در حدود ۸۲/۴۷% از انرژی جریان در سرریز پلکانی مستهلک می­ شود. همچنین مقایسه نتایج مدل عددی و آزمایشگاهی حاکی از اختلاف حدود ۳/۲% در برآورد اتلاف انرژی جریان سرریز می­باشد.
خورشیدی و همکاران (۱۳۸۷) مطالعات عددی جهت بررسی پدیده کاویتاسیون در تخلیه کننده تحتانی سد سفید رود انجام دادند. در این تحقیقات به کمک نرم­افزار Fluent و با بهره گرفتن از روش VOF جریان دو فازی آب و هوا مدل­سازی شد و در آن پارامترهای سرعت و فشار جریان مورد مطالعه قرار گرفتند و با توجه به این پارامترها تخمین احتمال وقوع کاویتاسیون در طول این تخلیه کننده بررسی شد. نتایج نشان داد که مقدار اندیس کاویتاسیون در اکثر طول تخلیه کننده تحتانی در حدود مقدار بحرانی و حتی کمتر از آن بوده که این خود توجیه کننده وقوع پدیده کاویتاسیون و آسیب­های ناشی از آن در سال­های اخیر می­باشد. همچنین معلوم شد که جهت به حداقل رساندن آسیب­های ناشی از پدیده کاویتاسیون در این تخلیه کننده تحتانی، استفاده از سیستم­های هوادهی لازم می­باشد.
کاویانپور و همکاران (۱۳۸۷) به تحلیل عددی جریان هوادهی شده توسط هواده در سرریز آزاد با بهره گرفتن از نرم­افزار Fluent پرداختند و طی آن تاثیر هوادهی بر پارامترهای هیدرولیکی جریان مورد مطالعه قرار گرفت. در بررسی موضوع هوادهی از روش VOF و جهت مدل­سازی توربولانس جریان از مدل k-ε استفاده شد. هوادهی جریان توسط سه نوع رمپ با سه زاویه مختلف در کف و دیواره­ها انجام گرفت. در نتیجه این مطالعات گزینه­ های مختلف بررسی شدند و پس از آن مشخص شد که بهترین هوادهی به جریان توسط رمپ ^°۱۲ با طول m 2 در کف و رمپ ^°۷ در دیواره­ها صورت گرفته است. همچنین مقایسه نتایج مدل عددی با مدل فیزیکی و آزمایشگاهی، مطابقت قابل قبولی با یکدیگر را نشان می­دهد.
ورجاوند و همکاران (۱۳۸۷) طی مطالعات عددی استهلاک انرژی در سرریزهای پلکانی را مورد بررسی قرار دادند. در این تحقیقات توسط نرم­افزار Fluent مشخصه­های هیدرولیکی جریان عبوری از روی سرریز پلکانی برای دو مدل مختلف که شامل ۱۵ و ۳۵ پله بودند، به ازائ دبی Lit/s 8/50 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعات توانایی مدل عددی در مدل­سازی جریان عبوری از روی سرریز پلکانی را تایید کرد. اختلاف محاسبه شده بین مدل عددی و فیزیکی برای افت انرژی برای مدل ۱۵ پلکانی و ۳۵ پلکانی به ترتیب برابر ۹۸/۱% و ۳۷/۲% می­باشد.
بهرامی و بارانی (۱۳۸۸) با شبیه سازی عددی جریان عبوری از سرریز شوت به بررسی روند تغییرات غلظت هوا در جریان پرداختند. در این تحقیقات به کمک نرم­افزار Flow-3D جریان عبوری از روی شوت در حالتی که هوادهی طبیعی توسط دفلکتورها صورت گرفته، مذل­سازی شده و جهت صحت سنجی نتایج از مدل آزمایشگاهی کرامر و همکاران (Krammer et al., 2006) استفاده شده است. نتایج این شبیه سازی مشخص کرد که تغییرات غلظت هوای تحتانی وابسته به غلظت هوای اولیه، عدد فرود جریان و شیب کف شوت می­باشد.
کاویانپور و حسینی (۱۳۸۹) مطالعات عددی خود را در رابطه با شبیه سازی جریان دو فازی در سرریز پلکانی سد سیاه بیشه انجام دادند. در این تحقیقات جریان دو فازی عبوری از روی سرریز پلکانی سد سیاه بیشه مدل­سازی شده و در طی آن قابلیت سه مدل توربولانسی Standard k-ε، RNG k-ε و RSM در مدل کردن توربولانس جریان مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین مقادیر عددی حاصله برای سرعت و غلظت هوا با نتایج بدست آمده از روابط تجربی مقایسه شدند. پس از بررسی جریان توسط مدل­های توربولانسی مختلف، مشخص شد که مدل RSM با دقت بیشتری نسبت به دو مدل دیگر جریان دو فازه بر روی سرریز را مدل کرده است.
ورجاوند و همکاران (۱۳۸۹) با بهره گرفتن از مدل عددی به مدل­سازی عددی سرریز جانبی سد ونیار و بررسی پارامترهای جریان عبوری از روی آن پرداختند. در این مدل­سازی سه بعدی از نرم­افزار Fluent کمک گرفته شد. جهت مدل­سازی سطح آزاد آب از روش VOF و جهت مدل­سازی توربولانس جریان از مدل­های دو معادله­ای k-ε استفاده شد. نتایج حاصل از مدل عددی شامل عمق جریان و فشار هیدرواستاتیکی در ۱۱۰ نقطه بدست آمده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید و سپس به تحلیل پارامترهای توربولانس جریان در کانال جمع­آوری و توسعه لایه مرزی بر روی تنداب پرداخته شده است. نتایج این مدل­سازی نشان داد که از بین مدل­های دو معادله­ای k-ε، مدل RNG جهت پروفیل سطح آب با اختلاف متوسط ۹/۲% و مدل Standard جهت فشار هیدرواستاتیکی با اختلاف متوسط ۹/۸% بهترین تطابق را داشته اند.
جوان و همکاران (۱۳۸۹) طی مطالعات عددی به بررسی پروفیل سطح آزاد آب بر روی سرریزهای لبه پهن پرداختند. در این تحقیقات به کمک نرم­افزار Fluent و بهره­ گیری از روش VOF پروفیل سطح آزاد آب بر روی سرریزهای لبه پهن شبیه سازی شده و طی آن کارایی مدل­های توربولانسی Standard k-ε، RNG k-ε و RSM در شبیه سازی الگوی جریان و سطح آزاد آب در سرریزها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مدل­سازی مشخص نمود که در سرریز لبه پهن با وجوه بالادست و پایین­دست شیبدار، مدل­های آشفتگی RNG k-ε و RSM پایین افتادگی گرادیان هیدرولیکی گوشه­های تیز بالادست تاج را در مقایسه با مدل آشفتگی Standard k-ε بهتر شبیه سازی می­ کنند.
کرمانی و بارانی (۱۳۹۰) با انجام مطالعاتی روی معادلات حاکم بر جریان در سرریزها و بهره­جستن از روابط هندسی به بررسی کنترل پدیده کاویتاسیون در طول سرریز با کنترل اندیس کاویتاسیون پرداختند. در این مطالعات بعد از استخراج معادلات جریان، روابط هندسی مربوط به مشخصات سرریز از جمله رابطه بین شیب بستر و ارتفاع جریان در سرریز، با آن­ها ادغام شد. سپس به کمک معادلات استخراج شده به اصلاح پروفیل سرریز به منظور کنترل اندیس کاویتاسیون در طول سرریز پرداخته شد. در نتیجه این تحقیق روابطی ارائه شد که با حل همزمان آن­ها، اندیس کاویتاسیون در تمامی طول سرریز ثابت و برابر ۳/۰ می­ماند که این مقدار از اندیس کاویتاسیون بحرانی (۲/۰) بیشتر بوده و لذا در این صورت خطر وقوع این پدیده در طول سرریز ناچیز می­باشد.
منصوریار و همکاران (۱۳۹۰) مطالعات عددی خود را در مورد بررسی وقوع پدیده کاویتاسیون بر روی سرریز شهید عباسپور (کارون ۱) انجام دادند. در این مدل­سازی که توسط نرم­افزار Fluent صورت گرفت به دلیل عدد رینولدز بسیار بالای جریان و هندسه سرریز از مدل توربولانسی RNG k-ε استفاده شد. در این تحقیق پارامترهای مختلف جریان از جمله پروفیل­های سرعت و فشار در مدل عددی در ایستگاه­های مختلف تعیین شده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند. با تحلیل اندیس کاویتاسیون مشخص شد که از ایستگاه ۱۱۰ به بعد این اندیس به کمتر از میزان بحرانی آن که برابر ۲/۰ است، تنزل می­یابد و از این ایستگاه به بعد با احتمال بالای کاویتاسیون سرریز در معرض خطر خواهد بود.
جلالی و همکاران (۱۳۹۰) آزمایشات خود را جهت مطالعه اثر هوادهی در پیشگیری از پدیده کاویتاسیون انجام دادند. در این آزمایشات سه نمونه بتن با ترکیبات مختلف و نسبت اختلاط متفاوت اما دارای وزن یکسان در دو حالت با هوادهی و بدون هوادهی به مدت ۵ دقیقه در جریان آب قرار گرفته و پس از تاثیر کاویتاسیون، نمونه­ها مجددا وزن شدند. با توجه به کاهش وزن نمونه­ها مشخص شد که با ورود هوا به جریان، فشار در منطقه کاویتاسیون افزایش یافته و در نتیجه آن اندیس کاویتاسیون افزایش می­یابد که این امر باعث کاهش قابل توجه صدمات ناشی از پدیده کاویتاسیون بر بتن می­ شود.
اژدری مقدم و آرامی (۱۳۹۱) در مطالعات عددی خود به بررسی برخی از پارامترهای موثر بر غلظت هوای لایه تحتانی جریان پرداختند. در این تحقیقات به کمک نرم­افزار Fluent جریان عبوری از روی سرریز شوت مدل شده و در آن جهت مدل­سازی جریان دو فازی آب و هوا از روش اویلر و به منظور در نظر گرفتن اثرات توربولانس جریان از مدل دو معادله­ای توربولانسی RNG k-ε استفاده شده است. در طی این مدل­سازی به بررسی پارامترهای موثر از جمله شیب شوت و عدد فرود جریان بر عملکرد هواده پرداخته شد. نتایج این مطالعات نشان می­ دهند که غلظت هوا در طول شوت برای هواده شامل پله، سریع­تر از هواده رمپ بوده و مقادیر غلظت هوای کمتری در طول شوت مشاهده می­ شود. همچنین با افزایش شیب رمپ، هوای بیشتری به جریان وارد شده و گرادیان خروج هوا کاهش می­یابد.
اکبری و حاجی احمدی (۱۳۹۱) با مدل­سازی جریان عبوری از روی سرریز سد میناب به بررسی احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون روی این سرریز پرداختند. در این شبیه سازی از نرم­افزار WS77 استفاده گردید و اندیس کاویتاسیون در طول سرریز به ازائ دبی­های مختلف محاسبه شد. نتایج این مدل­سازی نشان داد که با توجه به دامنه بدست آمده برای اندیس کاویتاسیون در طول این سرریز، پدیده کاویتاسیون بر روی این سرریز رخ نخواهد داد.
عطار زاده و همکاران (۱۳۹۱) با به کارگیری روش عددی به بررسی وضعیت جریان در محل تغییر شیب ناگهانی و در نزدیکی رمپ هواده سرریز آزاد پرداختند. در این مطالعات به کمک نرم­افزار Fluent جریان عبوری از روی سرریز مدل شده و برای تعیین سطح آزاد آب از روش VOF بهره گرفته شده است. مدل عددی از یک تنداب به طول m 14 و شیب حدود ^°۷۵/۲۷ و رمپی به طول m 4/0 با سه زاویه مختلف که در فاصله m 6 از شروع تنداب قرار دارد، تشکیل شده است. در طی این تحقیق مقایسه بین نتایج حاصل از مدل عددی با روش‌های تحلیلی و آزمایشگاهی جهت پارامترهای جریان مانند توزیع فشار در بستر و عمق، توزیع سرعت و پروفیل سطح آزاد آب در نزدیکی رمپ هوادهصورت گرفت. نتایج این مطالعات معلوم نمود که در تمامی زوایای تغییر شیب، در قسمت شوت سرریز و محل رمپ، نتایج فشار در بستر در مدل عددی نسبت به نتایج تحلیلی تطابق بیشتری با نتایج آزمایشگاهی دارد اما در مورد پروفیل سطح آب و توزیع سرعت، نتایج حاصل از حل عددی و تحلیلی برهم منطبق بوده و نسبت به نتایج آزمایشگاهی خطای بسیار کمی دارند.
خسروجردی و پرهیزکار (۱۳۹۱) با مدل­سازی عددی سرریز دو سد سیازاخ و گاوشان به بررسی کارآیی هواده سرریزهای فوق پرداختند. در این مدل­سازی تأثیر عوامل احتمالی از جمله ابعاد هواده، طول افقی سرریز، زاویه‌ی شوت و فاصله‌ی افقی رمپ هواده از آستانه‌ی سرریز بر نحوه‌ی بازدهی رمپ‌های هواده پرداختند. در این مطالعات با مقایسه‌ی عملکرد هواده سرریزهای دو سد مذکور مشخص شد که هرچه ارتفاع رمپ هواده، فاصله‌ی افقی رمپ هواده تا ابتدای سرریز، نسبت ارتفاع به طول افقی رمپ هواده، اختلاف ارتفاع بین ابتدا و انتهای سرریز و طول افقی سرریز کمتر باشد، عملکرد سیستم هواده مناسب‌تر خواهد بود.
فصل سوم
مواد و روش­ها

مواد و روش­ها

مقدمه

در این تحقیق با گردآوری و مطالعه اولیه ادبیات فنی و کارهای تحقیقی مربوط به هوادهی جریان در سرریزهای بلند بالاخص سرریزهای تونلی تحت فشار با پیشینه‌ تحقیق آشنا شده سپس با تهیه مدل عددی از جریان در حوالی هواده جریان سرریز تونلی از نوع رمپ که در بستر مجراء تحت فشار تعبیه گردیده، به مطالعه و تحلیل جریان پرداخته می‌شود. جهت تهیه مدل عددی مورد استفاده در این تحقیق از نرم­افزار Fluent 6.3.26 استفاده شده که در ادامه به معادلات حاکم بر جریان و روش­های حل این معادلات در این نرم­افزار و همچنین مدل­های آشفتگی به کار رفته اشاره خواهد شد. تحقیق حاضر بر روی مدل آزمایشگاهی تونل انتقال آب (داکت) با سطح مقطع مربعی و به مساحت cm² ۱۰۰ که شامل رمپ هواده در کف داکت بوده و هوادهی به جریان از طریق لوله­هایی از پای رمپ صورت می­گرفت، انجام پذیرفت. (Manafpour, 2004) بعد از صحت سنجی نتایج و بدست آمدن حالت مطلوب، دامنه مطالعاتی در مدل عددی افزایش یافته و تاثیر هندسه­های مختلف رمپ هواده و درصدهای مختلف هوای ورودی به جریان بر الگوی جریان شامل پروفیل­های سرعت و فشار، مورد مطالعه قرار گرفت. در این فصل ابتدا مدل آزمایشگاهی تشریح شده و سپس مراحل مختلف تهیه مدل عددی مانند شبکه­بندی و شرایط مرزی و اولیه مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از مدل عددی از جمله صحت سنجی آن در فصل­های بعد ارائه شدند.

معادلات حاکم بر جریان

بدون شک زمانی می‌توان از نرم‌افزارهای دینامیک سیالات استفاده نمود که شناخت حداقل از معادلات حاکم بر سیالات موجود باشد. با معرفی یک متغیر عمومی مثل ϕ ، فرم بقایی یا دیورژانسی تمامی معادلات جریان سیال، از قبیل مومنتوم و مقادیر اسکالر مثل حرارت و غلظت آلودگی‌ها، به صورت معمول زیر می‌تواند نوشته شود.
(‏۳‑۱)
که در اینجا بردار سرعت، چگالی سیال، ضریب پخشودگی کمیت ϕ و ترم چشمه می‌باشد. معادله‌ی (۳-۱)، معادله‌ی انتقال خاصیت ϕ می‌باشد و به طور وضوح فرآیندهای مختلف انتقال را نشان می‌دهد. نرخ‌های تغییر و انتقال در سمت چپ معادله و ترم‌های پخشودگی و چشمه در سمت راست معادله واقع شده‌اند. معادلات ناویر – استوکس معادلات بقایی جریان شامل معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی می‌باشند. با قرار دادن مقادیر مناسب در رابطه‌ی (۳-۱)، معادلات پیوستگی و مومنتوم به صورت روابط (۳-۲) و (۳-۳) زیر بدست می‌آیند:
(‏۳‑۲)