به‌کارگیری دینامیک سیالات محاسباتی در مدل سازی سلول های جریان ثانویه در کانال ذوزنقه ای

Abstract

چکیده جریان عبوری از کانال ها دارای سه مؤلفه‌ی سرعت، یک مؤلفه در جهت جریان و دو مؤلفه در جهت عرضی کانال است. در اثر ناهمگنی نوسانات سرعت، یک سری گردابه های چرخشی در مقطع کانال ایجاد می‌گردند که سلول های جریان ثانویه نامیده می شوند. این سلول ها سبب ایجاد تنش برشی عرضی در جداره های کانال می‌شوند و در نتیجه بحث فرسایش و آبشستگی جداره های کانال را مطرح می‌کنند. ناهمگنی آشفتگی به‌علت شرایط مرزی بستر، دیواره‌ی جانبی و سطح آزاد، نسبت ابعادی کانال و هندسه‌ی کانال به‌وجود می آید. مکانیزم ایجاد جریان‌های ثانویه را می توان به‌کمک معادله‌ی چرخش طولی بیان نمود. در این تحقیق با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و نرم افزار ANSYS CFX، جریان در کانال های ذوزنقه ای مدل سازی خواهد شد و علاوه بر بررسی عملکرد CFD در مدل سازی سلول های جریان ثانویه، توزیع سرعت عمق میانگین و تنش برشی مرزی در کانال مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در این راستا برای ارزیابی مدل ساخته شده از مدل آزمایشگاهی تومیناگا و همکاران و مدل تحلیلی شینو و نایت بهره گرفته شده است. با صحت سنجی مدل عددی ساخته شده براساس نتایج آزمایشگاهی توافق خوبی مشاهده گردید. نتایج حاکی از عملکرد به‌تر مدل آشفتگی تنش برشی رینولدزSSG در مدل سازی سلول های جریان بود. سطح همگرایی 4-10 به‌دلیل پایداری نتایج در آن به عنوان سطح همگرایی بهینه انتخاب شد.