مدل‌سازی عددی میدان جریان در اطراف سرریزهای مدور قائم با ورودی کلید پیانویی

Abstract

به‌منظور کنترل جریان گردابه‌ای استفاده از سرریز کلید پیانویی مدور، یکی از روش‌های اصلاح ورودی سرریز مدور قائم است. این سرریز به‌صورت سازه گرداب‌شکن عمل می‌کند و تأثیر چشم‌گیری بر کاهش قدرت جریان گردابی و افزایش ضریب دبی جریان دارد. در تحقیق حاضر به بررسی عددی هیدرولیک جریان در اطراف سرریز مدور قائم با ورودی کلید پیانویی پرداخته می‌شود. معادلات حاکم بر جریان سیال در دستگاه مختصات استوانه‌ای حل می‌شوند. برای مدل‌سازی میدان جریان اطراف سازه و درون شفت قائم از شبیه‌سازی عددی با استفاده از روش حجم محدود و مدل آشفتگی <em>k</em>-<em>ε</em> استفاده شده‌ است. در این تحقیق تأثیر طول، ارتفاع و زاویه قطاع‌های کلید پیانویی بر هیدرولیک جریان مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهند که استفاده از سرریز کلید پیانویی مدور به‌عنوان ورودی شفت‌های قائم یکی از روش‌های اصلاح ورودی سرریز مدور قائم است که تأثیر چشم‌گیری بر کاهش قدرت جریان گردابی دارد، ضمن این‌که ضریب دبی جریان را افزایش می‌دهد. سرریز کلید پیانویی علاوه بر این‌که به صورت ورودی سرریز مدور قائم عمل می‌کند، نقش گرداب‌شکن نیز دارد، به‌طوری‌که با کاهش قدرت جریان گردابی و دور کردن گرداب از شفت قائم، باعث توزیع یکنواخت جریان در محدوده‌ی اطراف شفت قائم می‌شود. این امر در تخلیه‌ی یکنواخت جریان از شفت قائم مؤثر است. در انتها بهترین هندسه‌ی ورودی کلید پیانویی برای دست‌یابی به بیشترین راندمان در سرریز مدور قائم پیشنهاد شده است.