11257

11257

طراحي بهينه هيدروديناميكي شكل هندسي صفحه اورفيس

كارشناسي ارشد

مكانيك - تبديل انرژي

دي ماه 1391

دي ماه 1391

دكتر منصور عليزاده

چكيده اكثر مطالعات انجام‌شده در حوزه أثر شكل هندسي اورفيس‌ها بر روي پارامترهاي هيدروديناميكي جريان، آزمايشگاهي بوده و بررسي‌هاي كمتري به‌صورت عددي انجام شده است. ضمن آنكه عمده تحقيقات پيشين بر روي پارامترهاي هندسي همچون قطر و ضخامت اورفيس تمركز نموده‌اند و پارامترهاي هندسي ديگر مانند تعداد اورفيس‌هاي روي يك صفحه و فاصله آنها كمتر موردتوجه قرار گرفته‌اند. دراين راستا عمده مطالعات انجام‌گرفته در جريان‌هاي حاوي كاويتاسيون، آزمايشگاهي بوده و تحقيقات عددي اكثراً تك‌فازي بوده‌اند. لذا در اين تحقيق سعي شده است تا اثر چهار پارامتر هندسي قطر اورفيس، ضخامت اورفيس، تعداد اورفيس‌هاي روي يك صفحه و فاصله آنها در جريان تك‌فازي حاوي سيال آب و جريان كاويتاسيون مورد بررسي قرار گيرد. در كاربردهايي از صفحه اورفيس مانند دبي‌سنج‌ها كه جريان عبوري تك‌فازي است، به‌دليل وجود افت فشار دائمي در سيستم، هدف يافتن هندسه‌اي است كه ضريب افت فشار در آن نسبت به ساير هندسه‌ها كمينه باشد. در كاربردهايي از صفحه اورفيس كه جريان دچار كاويتاسيون مي‌شود مانند كاهنده هد، از يك طرف هدف كاهش انرژي است و از طرف ديگر با افزايش افت فشار در سيستم احتمال كاويتاسيون بالا مي‌رود. لذا در اين سيستم‌ها هدف پيدا كردن هندسه‌اي است كه تحت شرايط مرزي فشاري يكسان، داراي كوچكترين عدد كاويتاسيون خفگي ‌باشد. عدد كاويتاسيون كوچكتر به‌معناي تأخير در رخداد كاويتاسيون است. در اين پژوهش نرم‌افزار تجاري ديناميك سيالات محاسباتي فلوئنت نسخه 6.3 بكار گرفته شده است، كه معادلات بقاء جرم و بقاء مومنتوم جريان را با جبري‌سازي آنها به روش حجم محدود حل مي‌كند. براي مدل نمودن كاويتاسيون نيز از مدل كاويتاسيون كامل سينگهال كه صحت آن براي اورفيس ضخيم به اثبات رسيده است استفاده شده است. حل‌كننده برمبناي فشار با الگوريتم مجزا و كوپلينگ سرعت و فشار، سيمپل سي بوده است. همچنين بين نتايج حاصله از روش عددي و داده‌هاي آزمايشگاهي تحقيقات گذشته مقايسه صورت گرفته و تطابق قابل قبولي بين نتايج حاصل شده است. نتايج حاكي از آن است كه قطر اورفيس نسبت به ساير پارامترها بيشترين اثر را بر روي پارامترهاي هيدروديناميكي جريان دارا مي‌باشد. واژه‌هاي كليدي:اورفيس، كاويتاسيون،حفره، حباب، ضريب افت فشار، جريان برگشتي.