ارزیابی نرم افزار ANSYS CFX در شبیه‌سازی توزیع سرعت و فشار بر روی سرریز تاج دایره‌ای

Subject Areas : Irrigation and Drainage

محمدجواد امیری ¹ , منوچهر حیدرپور ² , مهدی بهرامی ³ , رخساره رستمیان ⁴

1 - گروه مهندسی آب، دانشگاه فسا، فسا، ایران.
2 - گروه مهندسی آب، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.
3 - گروه مهندسی آب، دانشگاه فسا، فسا ایران.
4 - گروه مهندسی آب، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

Received: 2016-02-06 Accepted : 2016-06-08 Published : 2016-03-01

Keywords:

Abstract :

نرم افزار ANSYS CFX، نرم افزاری کارآمد و چند منظوره برای شبیه‌ سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) در تمام سطوح و پیچیدگی می ‌باشد. این نرم افزار از روش حجم محدود برای حل عددی جریان‌ های دو و سه بعدی، جریان‌ های تراکم‌ پذیر و تراکم ناپذیر، جریان‌ های لزج و غیرلزج، آرام و آشفته با مدل‌ های توربولانس مختلف، سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی، محیط‌ های متخلخل، جریان‌ های دائمی و غیر دائمی، و مسائل تقابل سیال و جامد (FSI) استفاده می‌ کند. سازه‌ های کنترل و اندازه‌گیری جریان از اجزای مهم و ضروری در شبکه‌ های آبیاری و زهکشی می ‌باشند. در بین این سازه ‌ها، سرریز‌ها به علت داشتن روابط ساده و نسبتاً دقیق ازکاربرد بیشتری برخوردارند. به منظور ارزیابی نرم افزار ANSYS-CFX در شبیه‌ سازی جریان بر روی سرریز تاج دایره‌ ای، دو سرریز مجزا یکی با شیب پایین دست و بالادست به ترتیب 45 درجه و قایم و دیگری با شیب پایین دست و بالادست به ترتیب 45 درجه و 60 درجه در نظر گرفته شد. شبیه سازی جریان برای 3 دبی مختلف جریان و باطبع سه مقدار مختلف انجام گردید. نتایج نشان داد که پیش‌بینی نرم‌ افزار تطابق بسیار خوبی با مقادیر اندازه‌گیری دارد. شیب بالادست و پایین دست سرریز در خروجی مدل تأثیر چندانی نداشته و مدل به خوبی پروفیل‌ های فشار و سرعت را برای هر دو شیب شبیه ‌سازی کرده است. به طور کلی نتایج مدل در شیب 90-45 نسبت به 60-45 بهتر می ‌باشد.

References:

اسماعیلی،ک.،نقوی،ب.،کورشوحید،ف.ویزدی، ن. (1389).مدل سازی آزمایشگاهی و عددی الگوی جریان در سرریزهای استوانه ای، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، شماره 24 ، ص  179-166.

حیدرپور،م.،افضلیمهر،ح.،وخرمی،الف.(1381). کاربرد تابع جریان در اطراف سیلندر دایره ای شکل در سرریزهای تاج دایره ای. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی اصفهان، شماره 6، ص 60-51.

حیدرپور، م.، ایزدی نیا، ا. و سعادت پور، ع. (1385). بررسی توزیع فشار روی تاج سرریزهای استوانه ای و تاج دایره ای با ارتفاعات مختلف. ص 351-345. همایش ملی مدیریت شبکه های آبیاری و زهکشی، 12 تا 14 اردیبهشت، دانشگاه شهید چمران اهواز.

فرسادی‌زاده،د،.خسروینیا، پ.وورجاوند،پ.(1387). بررسی ضریب جریان در سرریزه ای استوانه ای با استفاده از مدل عددی فلوئنت، ص 33، مجموعه مقالات (CFD). چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، 17 تا 20 اردیبهشت، دانشگاه تهران.

Bardina, J. E., Huang, P. G. and Coakley, T. J. (1997). Turbulence Modeling, Validation, Testing and Development, NASA Technical Memorandum 110446.

Baughn, J. W., Hoffman, M. A., Takahashi, R. K. and Launder, B. E. )1984(. Local heat transfer downstream of an abrupt expansion in a circular channel with constant wall heat flux. J. Heat Transfer. 106 (4): 789-796.

Chen, Q. and Dai, G. )2002(. Volume of fluid model for turbulence numerical simulation of stepped    Spillway Overflow. J. Hyd. Eng, ASCE, 128: 683-688.

Dargahi, B. )2004(. Experimental study and 3D numerical simulations for a free over flow spillway. J.    Hydraul Engin, ASCE, 132: 899-907.

Johnson, M. and Savege, B. )2006(. Physical and numerical comparison of flow over ogee spillway in the presence of tail water. J. Hydraulic. Eng. 132(12): 1353-1357.

Liu, C., Huhe, A. and Wenju, M. A. )2002(. Numerical and experimental investigation of flow over semicircular weir. Acta Mechanica Sinica, 18: 594-602.

Menter, F. R., (1993). Zonal Two Equation k-ω Turbulence Models for Aerodynamic Flows. AIAA Paper 290-296.

Raw, M. )1996(. Robustness of Coupled Algebraic Multigrid for the Navier-Stokes Equations. AIAA Paper 290-297.