بررسي اثرات هيدروديناميكي سطح آزاد و بستر آب بر جريان حول يك هندسه مستطيلي غوطه ور به روش حجم سيال

در اين پژوهش، رفتار هيدروديناميكي جريان حول يك هندسه مستطيلي غوطه ور در نزديكي بستر و سطح آزاد آب مورد بررسي قرار گرفته است. اين تحليل، به كمك نرم افزار فلوئنت و با استفاده از روش چند فازي حجم سيال ( VOF) انجام گرفته و براي شبيه سازي آشفتگي از مدل استاندارد  κ-ε استفاده شده است. پس از بررسي استقلال حل از فضاي محاسباتي و نيز تعداد شبكه، در ابتدا اثرات تغيير عمق هندسه ي غوطه ور در آب از سطح آزاد و نيز تغيير سرعت جريان سيال بر شكل موج سطح آزاد و ضرايب هيدروديناميكي بررسي شده و ادامه، اثرات نزديك كردن اين هندسه به كف مورد ارزيابي قرار گرفته است. اين شبيه سازي، در محدوده سرعت بين20 تا 80 متر بر ثانيه و در عمق غوطه وري (فاصله از سطح آزاد) بين 1 تا 28 برابر ضخامت پرتابه مورد تحليل قرار گرفته است. نتايج پژوهش حاضر نشان مي دهد با دور شدن صفحه مستطيلي غوطه ور از سطح آزاد (افزايش عمق) در يك سرعت مشخص سيال، ضريب پسا و برآي منفي افزايش و در مقابل، با افزايش سرعت سيال در يك عمق مشخص از سطح، عملكرد هيدروديناميكي سيستم افزايش مي يابد. همچنين با نزديك شدن هندسه به بستر (كف) آب، ضريب برآ تا 60 درصد افزايش مي يابد در حالي كه در ضريب پسا تغيير قابل توجهي ايجاد نمي شود. به علاوه، در يك عمق مشخص از كف، با افزايش سرعت سيال، عملكرد هيدروديناميكي به صورت قابل ملاحظه اي افزايش و ضريب پسا به دليل توسعه منطقه ويك و ايجاد كاويتي بر روي سطح پرتابه تا حدود 15 درصد كاهش مي يابد.