شبیه‌سازی عددی جریان بر روی سرریز جانبی کنگره‌ای به روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ (LES)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در پژوهش حاضر جریان پیرامون سرریز‌های جانبی کنگره‌ای با استفاده از شش مدل‌ مختلف مقیاس زیر شبکه‌ای در روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ (LES) و نیز چهار مدل مبتنی بر RANS به صورت سه بعدی در اندازه‌ی شبکه‌ی محاسباتی مختلف با استفاده از نرم‌افزار ANSYS FLUENT مدلسازی شد و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید. با مقایسـه نتـایج دبی و پروفیل سطح آب بـه دسـت آمـده از شـبیه‌سازی عددی و نتایج آزمایشگاهی، مدل مقیاس زیر‌شبکه‌ی مناسب در روش LES برای مطالعات هیدرودینامیک و پارامتریک انتخاب شـد و با بهترین مدل مبتنی بر RANS ( مدل K-ε-Standard) مقایسه شد. نتایج هر دو مدل با مقادیر آزمایشگاهی مطابقت خوبی دارد. هر چند پروفیل سطح آب به دست آمده از مدل مبتنی بر RANS نسبت به روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ از دقت بالاتری برخوردار است اما روش LES می‌تواند الگو و رفتار پیچیده‌ی جریان را با جزئیات بیشتری نسبت به مدل مبتنی بر RANS پیش‌بینی نماید. بنابراین با توجه به نتایج مناسب به دست آمده از مقایسه‌ی دبی‌ها و پروفیل‌های سطح آب آزمایشگاهی و شبیه‌سازی عددی و نیز اطمینان در مورد توانایی نسبتا بالای روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ، پارامتر‌های توزیع سرعت، جریان ثانویه و توزیع تنش برشی در کانال‌های دارای سرریز جانبی کنگره‌ای مورد بررسی قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling over a Labyrinth Side Weirs by Using Large Eddy Simulation method (LES)

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Attarzadeh
  • Saeed Reza Khodashenas
  • Ali Naghi Ziaei
Department of Water Science and Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]

In this study, three-dimensional flow around the labyrinth side weir was simulated by using a variety of Subgrid-Scale (SGS) models in LES method and four turbulence models based on RANS method with different computational grid size in ANSYS Fluent software. The simulation and experimental results were compared. The predicted flow discharge and water surface profile were validated using experimental data and the proper Subgrid-Scale (SGS) model in LES method was selected for hydrodynamic and parametric studies and were compared with the proper turbulence models based on RANS. All numerical values are very close to experimental values. Although the predicted water surface profile by turbulence models based on RANS method (K-ε-Standard model) was better than of LES Method, but the results of the hydraulic analysis showed that all Subgrid-Scale (SGS) models in the LES metod can be predicted the complex flow patterns and behaviors in more detail than turbulence models based on RANS method. As the result of flow discharge and water surface profile and also high relatively confidence in the ability of large Eddy Simulation method, the velocity, shear stress distribution and secondary flow channels with labyrinth side weir were investigated

کلیدواژه‌ها [English]

  • Labyrinth side weir
  • Large Eddy Simulation
  • Subgrid-Scale (SGS) models
  • turbulence modeling