جریان کانال باز درون خم 180 درجه، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه (کانال باز)

هدف از مسأله حاضر، شبیه سازی عددی یک جریان دو فازی (شامل آب و هوا) درون یک کانال باز دارای خم 180 درجه با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

مدل حاضر با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) به صورت سه بعدی طراحی شده است. مدل حاضر کانالی با مقطع مستطیل شکل است که دارای مسیر خم 180 درجه است. سطح مقطع مستطیل شکل کانال دارای عرض 1 متر و ارتفاع 0.7 متر است.

سپس مش بندی مدل را با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) انجام است. مش بندی از نوع با سازمان (structured) بوده و تعداد 2316480 سلول ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

برای شبیه سازی جریان دو فازی مذکور از مدل چندفازی حجم سیال (Volume of Fluid (VOF)) استفاده شده است؛ زیرا این جریان دو فازی به عنوان یک جریان سطح آزاد (free surface) در نظر گرفته می‌شود.

بنابراین، مدل حجم سیال برای تعریف فازهای مختلف جریان استفاده می‌شود. در این مدل چندفازی، جریان هوا به عنوان فاز اولیه (primary phase) و جریان آب به عنوان فاز ثانویه (secondary phase) تعریف می‌شود.

همچنین به دلیل این که سطح آزاد جریان آب در داخل کانال جریان دارد، از مدل جریان کانال باز (open channel flow) استفاده شده است. به طوری که سطح (ارتفاع) جریان آب معادل 0.2 متر می‌باشد. جریان آب با ارتفاع 0.2 متر و دبی جرمی 94.83 کیلوگرم‌برثانیه وارد کانال شده و پس از عبور از یک مسیر خم 180 درجه با فشاری برابر با فشار اتمسفر از خروجی کانال خارج می‌شود. همچنین برای سطح بالایی کانال که برای عبور جریان هوا می‌باشد، از شرط حد فشار نسبی معادل صفر پاسکال استفاده شده است.

نتایج

در پایان فرآیند حل، کانتورهای (contour) سه بعدی مربوط به فشار، سرعت، انرژی توربولانسی جنبشی، کسر حجمی (volume fraction) آب و کسر حجمی هوا در داخل کانال خم 180 درجه به دست می‌آید.