مقایسه مدل های آشفتگی در شبیه سازی پرش هیدرولیکی در مقاطع مستطیلی واگرا با استفاده از نرم افزار Fluent

یکی از سازه های متداول جهت استهلاک انرژی جریان های پر سرعت، حوضچه آرامش می باشد که از میان هندسه های مختلف قابل استفاده، حوضچه های آرامش واگرا با مقطع مستطیلی دارای عملکرد هیدرولیکی مناسب تر و هزینه ساخت کمتر می باشند. در این تحقیق قابلیت مدل سازی عددی پرش هیدرولیکی واگرا در حوضچه مستطیلی به صورت سه بعدی و با بکارگیری مدل های آشفتگی استاندارد و RNG، با استفاده از نرم افزار Fluent مورد بررسی قرار گرفت. سطح آزاد جریان با مدل جزء حجم سیال (VOF) تعیین شد. مقایسه انجام شده بین خروجی مدل عددی با داده های مدل آزمایشگاهی در زوایای واگرایی 5 و 10 درجه نشان داد که مدل استاندارد مقادیر پروفیل های سطح آب، طول پرش و مقادیر حداکثر سرعت در عمق را با دقت بهتری نسبت به مدل آشفتگی RNG شبیه سازی می نماید. این مدل کارایی حوضچه های واگرا را در کاهش طول پرش نسبت به حوضچه های کلاسیک بهتر نشان می دهد. لذا در حوضچه های واگرا استفاده از این مدل جهت شبیه سازی پرش هیدرولیکی توصیه می شود. نتایج مربوط به پروفیل سطح آب حاکی از آن است که خطای نسبی متوسط مقادیر عمق آب بدست آمده از مدل عددی و مقادیر اندازه گیری شده تقریبا 7 درصد می باشد. پروفیل های سرعت نیز تطابق خوبی با داده های اندازه گیری شده داشتند. همچنین مدل عددی گرداب های ایجاد شده در نتیجه واگرایی دیوار ها را به خوبی بررسی های تجربی نشان داده است. این گرداب ها در اعداد فرود بالا در یک سمت دیواره تشکیل شده و در اعداد فرود پایین تر در دو طرف دیواره های واگرا ایجاد می شوند و شدت تشکیل این گرداب ها با افزایش زاویه واگرایی دیوار ها بیشتر می شود.