سرریز (سه بعدی و ناپایا زمانی)، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (سرریز)

هدف از این مسأله، شبیه سازی عددی یک سرریز (spillway) سه بعدی با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

سرریز سازه‌ای است که برای عبور دادن آب اضافی و سیلاب از بالا به پایین سد استفاده می‌شود. درواقع، سرریز سازه‌ای با ارتفاع معین هست که وقتی ارتفاع آب از ارتفاع آن بیشتر شود، آب اضافی را تخلیه می‌کند.

سرریز انواع مختلفی دارد؛ از جمله سرریزهای اوجی (ogee)، پلکانی (step)، جانبی (side)، نیلوفر آبی (lotus)، تونلی (tunnel)، سیفونی (siphine) و غیره. مسأله حاضر جریان آب را از طریق سرریز شبیه سازی می‌کند.

هندسه سه بعدی مدل حاضر را با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) طراحی کردیم. سپس مش بندی مدل با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) انجام دادیم. مش بندی از نوع بدون سازمان (unstructured) بوده و تعداد 698691 سلول ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

این شبیه سازی به صورت یک جریان چندفازی (multiphase) با استفاده از هوا به عنوان فاز اولیه (primary phase) و آب به عنوان فاز ثانویه (secondary phase) انجام شده است. برای تعریف جریان چند فازی در این شبیه سازی، از مدل چند فازی حجم سیال (volume of fluid (VOF)) استفاده کردیم.

ارتفاع سطح آب در ورودی 0.155 متر و ارتفاع کل مدل 0.306 متر است و باید در نظر داشت که ارتفاع سد 0.156 متر است.

همچنین اثر گرانش را روی سیال در نظر گرفتیم که شتاب گرانشی برابر با 9.81- m/s² در راستای امتداد محور y در نظر گرفته شده است.

نتایج

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای (contour) به دست آمده عملکرد سرریز را نشان می‌دهد. مشخص است که جریان آب به خوبی از سرریز عبور می‌کند. عمده سرعت‌های جریان در ناحیه‌ای است که هندسه کوچک‌تر است و جریان متراکم‌تر وارد می‌شود.