تحلیل امواج ضربه‌ای در تبدیل همگرا با استفاده از مدل‌های آزمایشگاهی و عددی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای سازه‌های آبی گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

3 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

4 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

5 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

چکیده

در مطالعه جریان­های فوق بحرانی تشکیل امواج ضربه­ای از اهمیت بالایی برخوردار است. این امواج عمدتاً در جریان فوق بحرانی در کانال­های غیر منشوری دیده می­شوند. در تحقیق حاضر با استفاده از مدل آزمایشگاهی مقادیر عمق و سرعت لحظه­ای در نقاط مختلف امواج ضربه­ای تشکیل شده در تبدیل همگرای کانال روباز با دیواره مستقیم به­ازای چهار عدد فرود مختلف اندازه­گیری و تحلیل شده است. همچنین به­منظور شبیه­سازی عددی جریان فوق بحرانی در تبدیل­ همگرا از مدل­های آشفتگی RNG k-ε و RSM در محیط نرم­افزار FLUENT استفاده شده است. نتایج حاصل ازمدل­های مذکور و مقادیر اندازه­گیری شده به­ازای عدد فرود 7 با هم مقایسه شده و دقت مدل­ها در تعیین عمق و سرعت موج بررسی گردید. میانگین خطای نسبی محاسبه پروفیل سطح موج توسط مدل­های مذکور به­ترتیب 82/1% و 06/1% و نیز میانگین خطای نسبی محاسبه سرعت موج به­ترتیب 35/2% و 44/1% بدست آمد. نتایج حاکی از آن بود که مدل آشفتگی RSM در شبیه­سازی امواج ضربه­ای عملکرد بهتری داشته است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis of Shock Waves in Converging Transition using Experimental and Numerical Models

نویسندگان [English]

  • MR Nikpour 1
  • D Farsadizadeh 2
  • A Hosseinzadeh Dalir 3
  • J Behmanesh 4
  • F Salmasi 5
چکیده [English]

Formation of shock waves has high importance in study of supercritical flows. These waves are often found during supercritical flow in the non-prismatic channels. In the present study, values of depth and instantaneous velocity were measured in various points of shock waves observed in the straight-wall contraction for four Froude Numbers. Numerical simulation of supercritical flow in the contraction was performed using RNG k-ε and RSM turbulence models of FLUENT software. In order to investigate the accuracy of the models in calculation of wave profile and wave velocity a comparison was also done between the results of numerical models and measured values for Fr1=7.0. The average relative errors of the wave depth calculation using RNG k-ε and RSM turbulence models were 1.82% and 1.06%, respectively. Also, for the wave velocity, the values were 2.25% and 1.44%, respectively. The results showed that the RSM model performed slightly better than RNG k-ε model in simulating shock waves.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Contraction
  • Shock wave
  • Supercritical flow
  • Turbulence model