شبيه سازي سه بعدي كاويتاسيون در يك شير توپي

با پیشرفت كامپیوتر های شخصی ، دینامیك محاسباتی سیالات به طور گسترده در شاخه های مختلف صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است . در سال های اخیر ، استفاده از دینامیك محاسباتی سیالات از اعتبار خاصی در طراحی انواع مختلف شیرهای صنعتی برخوردار شده است . در این مقاله به صورت عددی به بررسی پدیده كاویتاسیون و پارامترهای مختلف مثل فشار و سرعت در زوایای بازشدگی مختلف شیر پرداخته می شود. از نرم افزار تجاری فلوئنت 6.3 به عنوان حل كننده استفاده شده است . بمنظور پیدا كردن جواب های فیزیكی قابل قبول ، از مدل توربولانس برای مدلسازی جریان توربولانس و مدل اختلاط دو فازی برای بررسی پدیده كاویتاسیون استفاده شده است.جهت بررسی صحت نتایج بدست آمده ، نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد كه با افزایش زاویه بازشدگی شیر ، ضریب افت و شاخص كاویتاسیون افزایش می یابد در صورتی كه مقدار ضریب جریان كاهش می یابد. همچنین سه گردابه درون شیر تشكیل می شود كه با افزایش زاویه بازشدگی ، این گردابه ها بزرگتر می شوند . علاوه بر این نتایج شبیه سازی نشان می دهد كه سرعت ورودی تاثیر چندانی بر روی ضریب افت و جریان ندارد.

With the advance of personal computers, CFD (Computational Fluid Dynamics) has been broadly applied to the different branches of industrial fields. In recent years, the usage of CFD becomes popular in design of different kinds of valves. The objectives of this paper are to investigate the cavitation phenomenon and distribution of different parameters such as velocity and pressure at different valve opening angles using FLUENT 6.3. In order to obtain physically good results, the RNG (Renormalization Group) k-ε turbulence and mixture multiphase models were applied to investigate the cavitation and turbulence phenomena, respectively. The results of simulation were compared with available experimental data to validate numerical models. The results show that with increasing valve opening angle, both loss coefficient and cavitation index increases while flow coefficient decreases. Furthermore, three vortices are found in the ball valve that they grow with increasing the valve angle. Moreover, the results indicate that flow and loss coefficients are not very sensitive to inlet velocity.