شبیه سازی جریان در سرریزهای استوانه ای با استفاده از مدل Fluent و مقایسه نتایج با مدل فیزیکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب دانشگاه تبریز

2 گروه مهندسی آب دانشگاه مازندران

چکیده

سرریز استوانهای یکی از انواع سرریزهای لبه پهن بوده، که بدلیل الگوی جریان پایدار و سهولت عبور اجسام معلق
دارای کاربرد گستردهای میباشد. در تحقیق حاضر وضعیت جریان بر روی پنج مدل فیزیکی سرریز استوانهای مورد
آزمون قرار گرفت و تاثیر پارامترهای قطر سرریز، بار هیدرولیکی در بالادست و فشار منفی روی سطح سرریز بر روی
و کاربرد مدل Fluent مشخصههای جریان بررسی شد. همچنین جریان بر روی سرریز استوانهای با استفاده از مدل
شبیه سازی و نتایج آن با مدل فیزیکی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که ضریب دبی با k-e آشفتگی
افزایش بار کل آب در بالادست و افزایش فشار منفی بر روی سطح سرریز، افزایش مییابد. همچنین میانگین خطای
۱ درصد و / ۰ درصد، عمق آب بر روی سرریز ۳۹ / در شبیه سازی عمق آب بالادست سرریز ۹۱۴ Fluent نسبی مدل
و مدل فیزیکی در بررسی مشخصه های Fluent ۴ درصد بدست آمد. تطابق خوبی بین مدل / ضریب دبی جریان ۱۷۲
هیدرولیکی جریان در سرریزهای استوانهای حاصل شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of Flow Over CylindricalWeirs Using Fluent Model and Comparison with Experimental Data

نویسندگان [English]

  • P Varjavand 1
  • D Farsadizadeh 1
  • P Khosravinia 1
  • Z Rafieey 2
چکیده [English]

Cylindrical weir is one of the broad-crested weirs used extensively due to steady state flow pattern
and free passing of suspended materials over it. In this study, flow conditions over five physical
models of cylindrical weir were tested and the effects of parameters such as weir diameter,
hydraulic head at the upstream side and negative pressure on the weir were investigated. The flow
was also simulated using k -e turbulence model by Fluent software and the results were compared
with those from the physical model. There was a rise in coefficient of discharge when the total head
of flow and negative pressure over the weir were increased. The average relative errors of Fluent
software in simulation of upstream flow depth, depth of flow over the weir and coefficient of
discharge were 0.914%, 1.39% and 4.172%, respectively. By considering the hydraulic properties
of flow over the cylindrical weir, a good agreement between the results of Fluent software and
physical model was confirmed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coefficient of discharge
  • Cylindrical weir
  • Fluent
  • k -e Turbulence model
  • VOF
حیدرپور م، افضلی مهر ح و خرمی الف، ۱۳۸۱ . کاربرد تابع جریان در اطراف سیلندر دایره ای شکل در سرریزهای تاج
. دایره ای. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی اصفهان، شماره ۶ صفحههای ۵۱ تا ۶۰
Anderson D, Tannehill J and Pletcher R, 1984. Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer.
Hemisphere Publishing Corporation, New York.
و ..... 69 Fluent شبیه سازی جریان در سرریزهای استوانهای با استفاده از مدل
Bos MG, 1978. Discharge Measurement Structures. 3rd ed., Publication 20, International Institute
for Land Reclamation and Improvement, Wageningen, The Netherlands.
Chanson H and Montes JS, 1998. Over flow characteristics of circular weirs: Effects of inflow
conditions. J Irrig and Drain Engin, ASCE, 124:152-161.
Chen Q, Dai G and Liu H, 2002. Volume of fluid model for turbulence numerical simulation of
stepped spillway overflow. J Hydraul Engin, ASCE, 128:683-688.
Chaudhury D, 1993. Introduction to the renormalization group method and turbulence
modeling. Fluent Inc. Technical Memorandum TM-107.
Dargahi B, 2004. Experimental study and 3D numerical simulations for a free over flow spillway. J
Hydraul Engin, ASCE, 132:899-907.
Chen HC and Patel VC, 1988. Near-wall turbulence models for complex flows including
separation. AIAA Journal, 26:641-648.
Kim SE and Chaudhury D. 1995. A near-wall treatment using wall functions sensitized to pressure
gradient. In: ASME FED Vol. 217, Separated and Complex Flows, ASME.
Liu C, Huhe A and Wenju MA, 2002. Numerical and experimental investigation of flow over a
semicircular weir. Acta Mechanica Sinica, 18:594-602.
Ramamurthy AS and Vo ND, 1993. Characteristics of circular-crested weir. J Hydraul Engin,
ASCE, 119:1055-1062.
Savage BM and Johnson C, 2001. Flow over ogee spillway: Physical and numerical model case
study. J. Hydraul Engin, ASCE, 127:640-649.