شبیه سازی عددی استهلاک انرژی در مواجهه با انقباض هلالی شکل مسیر جریان

از روش های کنترل و کاهش انرژی جریان، استفاده از سازه های مستهلک کننده انرژی و تشکیل پرش هیدرولیکی است. یکی از انواع این سازه ها، المان های تنگ شدگی در مسیر جریان است که منجر به افت انرژی جریان عبوری می شود. در تحقیق حاضر به بررسی عددی تاثیر تنگ شدگی هلالی شکل به عنوان سازه مستهلک کننده انرژی در مسیر جریان فوق بحرانی با استفاده از نرم افزار FLOW-3D پرداخته شده است. با بررسی نتایج حاصل از شبیه سازی، مدل آشفتگی RNG به علت برخورداری از دقت بیشتر و پایین بودن درصد خطای نسبی و خطای مطلق نسبت به سایر مدل ها، از میان 4 مدل آشفتگی RNG، k-ε، k-ω و LES انتخاب شد. در این مطالعه، دامنه عدد فرود بعد از دریچه به عنوان موثرترین پارامتر بدون بعد در استهلاک انرژی از 8/2 تا 5/7 تغییر کرده و مقادیر تنگ شدگی از طرفین 5 و 5/7 سانتی متر می باشد. نتایج حاکی از آن است که در تمامی حالات استفاده از تنگ شدگی هلالی شکل، استهلاک انرژی ناشی از تنگ شدگی به ترتیب در تنگ شدگی 5 و 5/7 سانتی متر براساس افت انرژی نسبت به بالادست 62/24% و 84/29% و نسبت به پایین دست 14/46% و 42/48% بیشتر از پرش کلاسیک آزاد است. هم چنین با بررسی نتایج به دست آمده مشاهده شد که تنگ شدگی هلالی شکل در مقایسه با انقباض ناگهانی، حاصل از مطالعات محققین پیشین، عملکرد بهتری از نظر میزان افت انرژی دارد. براساس نتایج حاصل از شبیه سازی با افزایش عدد فرود بالادست، افت انرژی نسبت به بالادست و پایین دست تنگ شدگی هلالی شکل افزایش یافته به طوری که استفاده از المان های تنگ شدگی باعث کاهش عدد فرود در پایین دست مقطع تنگ شدگی در بازه 6/1 الی 3/2 شده است.