شبیه‌سازی سه‌بعدی مشخصات جریان فوق‌بحرانی در کانال‌های دایروی دارای سرریزجانبی

Abstract

کانال­های دایروی دارای سرریزجانبی به‏شکل گسترده­ای برای تنظیم و کنترل عمق جریان در شبکه­های جمع­آوری فاضلاب شهری مورد استفاده قرار می­گیرند. در این مطالعه، آشفتگی میدان جریان و تغییرات سطح آزاد جریان فوق­بحرانی در داخل یک کانال دایروی دارای سرریزجانبی با استفاده از نرم‏افزار FLOW-3D، مدل آشفتگی RNG و طرح VOF شبیه­سازی سه­بعدی شد. مقایسه بین نتایج شبیه­سازی و آزمایشگاهی نشان داد که مدل عددی، سطح آزاد و مشخصات میدان جریان را با دقت قابل قبولی شبیه­سازی کرده است. بر اساس نتایج شبیه­سازی عددی، عمق جریان در امتداد سرریزجانبی از ابتدای سرریز بسمت انتهای آن با کاهش همراه بود. در کلیه شبیه­سازی­ها یک افت سطح آزاد در ابتدای بالادست سرریزجانبی اتفاق افتاد. همچنین یک پرش سطحی در انتهای دهانه سرریزجانبی به وقوع پیوست. تغییرات انرژی مخصوص در طول سرریزجانبی برای رژیم جریان فوق­بحرانی تقریبا ثابت است و افت انرژی ناچیز می­باشد اما با افزایش طول سرریزجانبی اختلاف انرژی در بالادست و پائین­دست سرریزجانبی افزایش می­یابد. شبیه­سازی میدان سرعت نشان می­دهد که بیشینه مقدار سرعت طولی و عرضی جریان به‏ترتیب در انتها و وسط دهانه سرریزجانبی به وقوع پیوست. همچنین در هر مقطع عرضی، بیشینه سرعت قائم در مجاورت تاج سرریزجانبی اتفاق افتاد.