ترکیب مدل‌های حجم سیال و دوسیالی در مطالعه عددی جریان دوفازی روی سرریز پلکانی هوادهی شده

Abstract

در مقاله حاضر جریان دوفازی آب و هوا روی سرریز پلکانی در حالت دو بعدی، تراکم ناپذیر و ویسکوز شبیه‌سازی شده است. بدین منظور از یک مدل عددی جدید با توانایی‌های بالا استفاده شده است که ترکیبی از دو مدل پایه می‌باشد؛ مدل حجم سیال (VOF) که از یک الگوریتم تعقیب سطح مشترک برای مدلسازی جریان دوفازی استفاده می‌کند و مدل دو سیالی که بر اساس معادلات متوسط گیری شده مکانی و زمانی بوده و نمی‌تواند سطح مشترک را به خوبی بازسازی نماید. مدل حاضر کاستی‌های هر دو مدل را مرتقع و نتایج را با دقت بالا ارائه می‌دهد. مسئله اساسی در مدل ترکیبی، انتخاب یک معیار مناسب جهت تغییر وضعیت بین دو مدل پایه است. این معیار بر اساس تخمینی از پراکندگی موضعی سطح مشترک در هر سلول می‌باشد. روش تدوین شده عددی در کار حاضر برای مطالعه تاثیر هوادهی در سرریز پلکانی، حفره‌هایی را در لبه بالایی پله‌ها بکار گرفته و مکش هوا و تاثیر آن بر توزیع جریان را بررسی نموده است.. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد در قسمت ابتدایی پلکان میزان پراکندگی پایین بوده و مدل ترکیبی بیشتر از مدل VOF بهره می‏برد اما در پلکان‌های پایین که جریان پراکنده می‌شود مدل دوسیالی جایگزین می‌گردد. نتایج حاصل از مدل ترکیبی با ارائه کانتورهای کسر حجمی، فشار، سرعت و خطوط جریان با نتایج حاصل از مدل دوسیالی مقایسه شده است. مقایسه نتایج با یکدیگر نشان داده است که مدل ترکیبی نسبت به مدل پایه، با نتایج آزمایشگاهی انطباق بیشتری داشته و نتایج فیزیکی واقعی‌تری ارائه می‌دهد.