بررسی الگوی جریان در قوس تند 60 درجه با استفاده از مدل عددی سه بعدی و مطالعات آزمایشگاهی

در این تحقیق، به بررسی سه بعدی الگوی جریان اشفته در قوس تند 60 درجه با استفاده از سه مدل آشفتگی k-e استاندارد، k-w و RSM جهت مدلسازی تنش های رینولدز و حل عددی معادلات ناویر - استوکس پرداخته شده است. حل معادلات با استفاده از نرم افزار Fluent و به روش حجم محدود صورت گرفته است. برای صحت سنجی نتایج حاصل، از نتایج مطالعات آزمایشگاهی بر روی مدل موجود در دانشگاه فردوسی مشهد استفاده شده است. مقایسه نتایج نشان می دهد که هر سه مدل مزبور، الگوی کلی جریان در قوس را به خوبی مدل نموده و انطباق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. مدل RSM و K-w در محاسبه پروفیل سرعت محوری نسبت به مدل k-w عملکرد بهتری را نشان می دهند چرا که مدل k-e توانایی پیش بینی برگشت پروفیل سرعت به دلیل جدایی جریان بعد از قوس را نداشته است. در محاسبه پروفیل سطح آب اختلاف بین مدل ها بسیار جزیی است با این وجود مدل k-e نسبت به دو مدل دیگر عملکرد بهتری را نشان می دهد. انتقال محل سرعت ماکسیمم به دیواره خارجی و همچنین تغییر فاصله محل سرعت ماکسیمم در لایه های مختلف به دلیل تدثیر جریان ثانویه در قوس می باشد. همچنین تأثیر تغییرات جریان در قوس بر کانال مستقیم بالادست موجب انحناء سطح آب و تشکیل جریان های عرضی یکسویه خواهد شد.