شبیه سازی جریان چند فازی سرریز و ایجاد کاویتاسیون با فلوئنت

2015/03/17 بدون نظر ANSYS FLUENT PORTFOLIO
همانگونه که مخازن سدها بطور مداوم رو به رشد می باشند نیاز به سرریزها نیز رو به افزایش است. بزرگ ترین مشکلی که این سازه ها را تهدید می کند احتمال وقوع کاویتاسیون در نواحی که جریان آب دارای سرعت زیاد است، می باشد.
مساله خرابی ناشی از کاویتاسیون در سازه های هیدرولیکی یک تجربه جدید نبوده و از پدیده های شناخته شده به شمار می آید. در ابتدای سال ۱۹۱۵ کاویتاسیون اشکالاتی در کار تخلیه کننده یکی از سدهای آمریکا به وجود آورده لیکن اولین خرابی مهم در سرریزها که ناشی از کاویتاسیون بود در سال ۱۹۴۱ به وجود آمد. در آن زمان کاویتاسیون تنها به عنوان یکی از علت های وقوع این خرابی در نظر گرفته شد، حال آنکه امروزه ما می دانیم کاویتاسیون دلیل اصلی ایجاد این خرابی بوده است .
امروزه بررسی میزان خسارت ناشی از کاویتاسیون و گسیختگی های ناشی از این پدیده و برآورد میزان هزینه تعمیر این خرابیها و …. از موضوعات مهم پروژه های مهندسی به شمار می آید.
در رابطه با کاویتاسیون در سازه های هیدرولیکی تحقیقات بی شماری انجام گرفته است بطوریکه شماری از این تحقیقات بر روی مدلها و نمونه های اصلی به کار گرفته شده است. در سالهای اخیر به دلیل ابداع  روش های پیشرفته و دقیق حل عددی معادلات و به وجود آمدن رایانه های قوی برای انجام محاسبات،  می توان در طراحی سازه های پیچیده هیدرولیکی از روش های حل عددی نیز بهره جست.
مطالعات وسیع و گسترده ای که تا کنون در زمینه خطرات و خسارات عظیم کاویتاسیون صورت گرفته، همه به منظور پی بردن به علل وقوع و وسعت این پدیده مخرب بوده است، با وجود این اطلاعات گسترده هنوز هم سازه هایی طرح می شود که به میزان زیادی دارای مشکل کاویتاسیون می باشند.
تا به حال خسارات شدید کاویتاسیون بوسیله سرریزهای بزرگ در سراسر دنیا کشف گردیده است که شامل روسیه، پاکستان، ونزوئلا و به خصوص ایران است در ایران کاویتاسیون به یک قسمت بزرگ از سرریز سد کارون I خسارت وارد کرده است. از این رو بسیاری از مطالعات و تحقیقات مربوط به کاویتاسیون در روی اندازه های مختلف مدل ها و نمونه های اصلی، در حال انجام شدن و کامل شدن است .
در تحلیل کاویتاسیون بر روی سرریز و شوت، ارتفاع آب روی نقاط مختلف آن، فشار وارده بر بستر و سرعت جریان عبوری از مهم ترین اهداف طرح می باشد که پس از تحلیل جریان عبوری از روی سرریز و شوت معین می گردد.
هدف اصلی این تحقیق، شبیه سازی عددی سرریز سدقلعه چای توسط نرم افزار Fluent، تعیین فشار وارد بر کف شوت و سرریز، تعیین سرعت جریان عبوری از شوت و سرریز و براورد عدد کاویتاسیون در طول شوت و سرریز و در نهایت روش جلوگیری از وقوع کاویتاسیون در سرریز شوت می باشد.
در این تحقیق، برای بدست آوردن عدد کاویتاسیون در طول سرریز و شوت نیاز به محاسبه عمق، سرعت و فشار در جریان می باشد. برای محاسبه این پارامترهای هیدرولیکی از نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی Fluent استفاده می گردد.
Fluent از روشهای شبیه سازی کامپیوتری برای تحلیل مسائل طراحی عملی استفاده می کند که مبتنی بر اصول اساسی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مانند بقای جرم، ممنتوم و انرژی می باشد. مدل (CFD) در Fluent معادلات ناویر استوکس را در مقیاس واقعی حل می کند که مزیت آن نسبت به مدل سازی فیزیکی مرسوم، اطمینان از ارضاء تشابه رینولدزی و فرودی می باشد .
در این طرح ابتدا شبکه هندسی سرریز بصورت دو بعدی توسط نرم افزار Gambit ایجاد شده است. نرم افزار Gambit بعنوان پیش پردازنده های نرم افزار Fluent جهت ترسیم سازه و شبکه بندی و مش بندی آن بکار می رود. در مرحله بعدی انتخاب محیط دو بعدی Fluent، خواندن شبکه توسط آن، بررسی و ارزیابی شبکه، انتخاب شیوه محاسباتی و فرمول و معادلات حل، تعیین خواص مواد، تعیین شرایط مرزی و تعیین مقدار اولیه برای میدان انجام شده و سپس با یکی از روشهای حل، روند محاسبات آغاز و پس از همگرایی در مقادیر ورودی و خروجی سرریز این روند متوقف شده و اقدام به ذخیره کردن نتایج گردیده است.
با بدست آوردن پارامترهای هیدرولیکی از نرم افزار Fluent عدد کاویتاسیون محاسبه می گردد. جاهائیکه عدد کاویتاسیون کمتر از حد بحرانی (۲۵/۰)  باشد احتمال وقوع کاویتاسیون وجود دارد که جهت جلوگیری از خسارات وارده ناشی از کاویتاسیون می توان با ساخت هواده و یا وارد نمودن ۶ تا ۸ درصد هوا به جریان موجب کاهش انژری ناشی از انفجار حباب ها گردیده است .
 
انجام پروژه فلوئنت fluent سازه های هیدرولیکی
انجام پایان نامه فلوئنت سازه های هیدرولیکی
انجام شبیه سازی پروژه و پایان با فلوئنت و آموزش پروژه جریان روی سرریز های جانبی سدها، جریان در خم در رودخانه ها و پروژه های مربوط به رشته های عمران-آب سازه های هیدرولیکی پذیرفته می شود.
{jcomments on}
 
برچسب ها

ارسال نظر شما

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Telegram
Telegram
logo-samandehi