مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدل‌سازی عددی جریان ورودی به مخزن با بستر مرطوب با استفاده از یک الگوریتم پخش موج اصلاح شده

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی و مدیریت منابع آب/ دانشگاه سیستان و بلوچستان
2 عضو هیئت علمی دانشگاه بیرجند
3 عضو هیئت علمی دانشگاه سیستان و بلوچستان
چکیده
یکی از چالش‌های مهم در علوم مهندسی، بررسی دقیق پدیده‌های فیزیکی می‌باشد. پژوهش حاضر مربوط به یک مخزن با بستر تَر می‌باشد که ورود آب به داخل آن در سه حالت بررسی می‌شود. هنگام ورود آب به مخزن، حالت‌های مختلفی از جریان رخ می‌دهد که از نظر مدل‌سازی هیدرولیکی بسیار پیچیده می‌باشد. این پیچیدگی به طور کلی مرتبط با مکانیزم‌های مختلف جریان در هنگام ورود به آب مخزن و پخش جریان روی بستر می‌باشد که بایستی با استفاده از معادلات ناویر استوکس با سطح آزاد و به صورت سه‌بعدی مدل‌سازی گردد. به دلیل پیچیدگی زیاد و زمان‌بر بودن مدل‌سازی معادلات ناویر استوکس، از معادلات آب‌های کم‌عمق با فرض فشار هیدرواستاتیک استفاده می‌شود. حالت اول مربوط به ورود آب به داخل مخزن از کف می‌باشد. در حالت دوم، جریان ورودی از بالا و وسط مخزن مورد بررسی قرار می‌گیرد و سپس ورود آب از بالا و کناره‌های مخزن مدل‌سازی می‌گردد. برای هر کدام از این حالت‌ها، یک عدد بدون بعد بر اساس سرعت ورودی، طول دهانه و ارتفاع سقوط تعریف می‌گردد که نشان‌دهنده‌ی محدوده‌ای قابل اطمینان برای همخوانی میان نتایج می‌باشد. در نهایت، نتایج حاصل از حل عددی با استفاده از معادلات آب‌های کم‌عمق با نتایج نرم‌افزار استار سی‌دی که حل‌کننده معادلات ناویر-استوکس می‌باشد، مقایسه می‌گردد. طبق بررسی‌ها، نتایج از مطابقت خوبی برخوردار می‌باشند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Modelling of Water Entrance into a Wet Tank Using a Modified Wave Propagation Algorithm

نویسندگان English

Sadegh Moodi 1
Hossein Mahdizadeh 2
Mehdi Azhdary Moghaddam 3
1 M.Sc Student in Water Resources Engineering and Management/ University of Sistan and Baluchestan
2 Faculty member of Birjand University
3 Faculty member of Sistan and Baluchestan University
چکیده English

Accurate investigation of physical phenomena is one of the important challenges in engineering fields. The present study is about a wet tank which entrance of water is investigated in three cases. When the water wave moves into a tank, complex flow regimes are created. This complexity is mainly associated with different flow mechanisms during the entrance of water and propagation of waves at the bottom bed that should be modelled by means of Navier-Stokes equations with free-surface capability and in 3D phase. Due to complexity and time consuming of Navier-Stokes equations modelling, Shallow water equations are used with the assumption of hydrostatic pressure. First case is about efflux over a wet bed. Second, water influx from the middle top is investigated and then influx from top edges is modelled. A dimensionless number is introduced for each case based on water velocity, gap length and drop height which shows acceptable domain for appropriate compatibility between results. Finally, results of numerical modelling are compared with Navier-Stokes solutions which are obtained from STAR-CD software. Results show admissible compatibility with each other based on observations and inspections.

کلیدواژه‌ها English

Wave Propagation Algorithm
Shallow Water Equations
Navier-Stokes equations
Numerical Modelling
STAR-CD software