بررسي عددي پرش هيدروليكي دايروي در سيال غيرنيوتني با روش اصلاح شده VOF

Numerical investigation of Circular hydraulic jump with Non-Newtonian Fluid using modified VOF Method

هنگامي كه جت عمودي سيال به يك صفحه افقي برخورد مي­ كند، مايع بصورت شعاعي روي صفحه پخش مي­ گردد تا اينكه در يك شعاع خاص، جريان فوق­ بحراني به جريان زير­بحراني تبديل مي ­شود؛ و پديده پرش هيدروليكي دايروي رخ مي ­دهد. در مطالعه حاضر، اين پديده براي اولين بار با استفاده از نرم افزار اوپن­فوم و روش اصلاح شده (VOF) شبيه­ سازي شد. تاثير دبي جرمي و ارتفاع پايين دست بر شعاع پرش براي سيال نيوتني (آب) و سيال غير­نيوتني (هرشل- بالكلي) از نظر كمي و كيفي مقايسه گرديد؛ اعتبارسنجي نتايج شبيه سازي با استفاده از داده ­هاي آزمايشگاهي و نظريه اصلاح شده واتسون و حل تقريبي بور انجام گرفت. نتايج نشان مي­ دهد كه پرش­هاي ايجاد شده در سيال هرشل-بالكلي در مقايسه با آب شعاع كمتري دارد و نسبت به تغييرات دبي و ارتفاع پايين دست حساسيت كمتري نشان مي ­دهد. تغييرات شعاع پرش در سيال هرشل-بالكلي با افزايش دبي و ارتفاع پايين دست كاهش مي­يابد.

When a vertical liquid jet impinges on a horizontal solid surface, the liquid will spread radially on screen until at a particular radius the supercritical flow converts to subcritical flow and circular hydraulic jump phenomenon occurs. In present study, this phenomenon was simulated for first time by using Open FOAM software and modified VOF method. Validation of simulation results was performed with the experimental data and the Watson's modified theory and Bohr's approximate solution. The effect of mass flow rate and downstream height were compared in terms of quality and quantity for Newtonian fluid (water) and non- Newtonian fluid (Herschel-Bulkley). The results show that the jumps associated with the Herschel-Bulkley (HB) have smaller radius in compare to water and have low sensitive to changes in flow rate and downstream height. Variation of jump radius in HB fluid decreases with increasing flow rate and downstream height.