شبيه‌سازي عددي استهلاك انرژي در مواجهه با انقباض هلالي‌شكل مسير جريان

از روش هاي كنترل و كاهش انرژي جريان، استفاده از سازه هاي مستهلك كننده انرژي و تشكيل پرش هيدروليكي است. يكي از انواع اين سازه ها، المان هاي تنگ شدگي در مسير جريان است كه منجر به افت انرژي جريان عبوري مي شود. در تحقيق حاضر به بررسي عددي تأثير تنگ شدگي هلالي شكل به عنوان سازه مستهلك‌كننده انرژي در مسير جريان فوق بحراني با استفاده از نرم‌افزار FLOW-3D پرداخته شده است. با بررسي نتايج حاصل از شبيه سازي، مدل آشفتگي RNG به علت برخورداري از دقت بيشتر و پائين‌بودن درصد خطاي نسبي و خطاي مطلق نسبت به ساير مدل ها، از ميان 4 مدل آشفتگي RNG، kε، kω و LES انتخاب شد. در اين مطالعه، دامنه عدد فرود بعد از دريچه به عنوان موثرترين پارامتر بدون بعد در استهلاك انرژي از 8/2 تا 5/7 تغيير كرده و مقادير تنگ شدگي از طرفين 5 و 5/7 سانتي متر مي باشد. نتايج حاكي از آن است كه در تمامي حالات استفاده از تنگ شدگي هلالي شكل، استهلاك انرژي ناشي از تنگ شدگي به ترتيب در تنگ شدگي 5 و 5/7 سانتي متر براساس افت انرژي نسبت به بالادست 62/24% و 84/29% و نسبت به پائين دست 14/46% و 42/48% بيشتر از پرش كلاسيك آزاد است. هم‌چنين با بررسي نتايج به دست آمده مشاهده شد كه تنگ شدگي هلالي شكل در مقايسه با انقباض ناگهاني، حاصل از مطالعات محققين پيشين، عملكرد بهتري از نظر ميزان افت انرژي دارد. براساس نتايج حاصل از شبيه سازي با افزايش عدد فرود بالادست، افت انرژي نسبت به بالادست و پائين دست تنگ شدگي هلالي شكل افزايش يافته به‌طوري‌كه استفاده از المان هاي تنگ شدگي باعث كاهش عدد فرود در پائين دست مقطع تنگ شدگي در بازه 6/1 الي 3/2 شده است.