دانلود پایان نامه
جهت بررسی تاثیر ابعاد هندسی رمپ بر مشخصههای جریان در درصدهای مختلف هوادهی، دامنه مطالعاتی در مدل عددی به صورت 5° 20° و 0.1 tr /d 0.4 ، توسعه مییابد. در ادامه تاثیر این تغییرات در مدل عددی در دو حالت دو بعدی و سه بعدی مورد بررسی قرار میگیرد.
تاثیر افزایش ارتفاع و زاویه رمپ بر طول کاویتی
روند تغییرات طول کاویتی در حالت هوادهی به جریان همانند تغییرات طول ناحیه چرخش در حالت بدون هوادهی میباشد و مطابق شکل (2-13) و (2-14) با افزایش زاویه و ارتفاع نسبی رمپ، طول کاویتی افزایش پیدا میکند. در شکل (5-6) تغییرات طول کاویتی به ازائ افزایش ارتفاع و همچنین در شکل (5-7) تغییرات طول کاویتی به ازائ افزایش زاویه در درصدهای مختلف هوادهی و در حالت سه بعدی نمایش داده شده است.
با توجه به شکلهای (5-6) و (5-7) شدت افزایش طول کاویتی (Lc) در حالت افزایش ارتفاع نسبی رمپ (tr/d) نسبت به حالت افزایش زاویه رمپ ()، بیشتر بوده که این مطلب بیانگر حساسیت بیشتر طول کاویتی به افزایش ارتفاع نسبی رمپ میباشد. همچنین در هر دو شکل مذکور با افزایش درصد هوای ورودی به جریان (β)، طول کاویتی افزایش مییابد.
شکل ‏56- تغییرات طول کاویتی با افزایش ارتفاع نسبی رمپ حاصل از مدل عددی سه بعدی (=5°)
شکل ‏57- تغییرات طول کاویتی با افزایش زاویه رمپ حاصل از مدل عددی سه بعدی (tr/d=0.1)
تاثیر افزایش ارتفاع و زاویه رمپ بر روی حداقل ضریب فشار کف داخل کاویتی
تاثیر افزایش ارتفاع نسبی و زاویه رمپ بر روی CP min در حالت با هوادهی از روند کلی شکل (2-16) تبعیت مینماید. بوسکار و همکاران (2009) در شکل (2-16) نشان دادند که با افزایش ارتفاع و زاویه رمپ فشار موضعی در کل تونل افزایش مییابد. در شکلهای (5-8) و (5-9) به ترتیب تاثیر افزایش ارتفاع نسبی و افزایش زاویه رمپ بر CP min در فضای کاویتی ایجاد شده در پاییندست رمپ و در کف داکت، نشان داده شدهاند. همانطور که در این شکلها مشخص است مقادیر CP min در هر دو حالت کاهش مییابد.
مطابق شکلهای (5-8) و (5-9) مشاهده میشود که شدت تاثیرپذیری ضریب فشار مینیمم (CP min) از ارتفاع نسبی رمپ (tr/d) به مراتب بیشتر از زاویه رمپ () میباشد. فلذا حساسیت ضریب فشار مینیمم به افزایش ارتفاع نسبی رمپ بیشتر از افزایش زاویه رمپ میباشد. همچنین با افزایش درصد هوادهی به جریان (β)، مقدار ضریب فشار مینیمم افزایش مییابد که این مطلب بیانگر تاثیر هوادهی جریان در افزایش فشار موضعی در کل داکت میباشد.
شکل ‏58- تغییرات Cp min با افزایش ارتفاع نسبی رمپ به ازائ درصدهای مختلف هوادهی (=5°)
شکل ‏59- تغییرات Cp min با افزایش زاویه رمپ به ازائ درصدهای مختلف هوادهی (tr/d=0.1)
تاثیر افزایش ارتفاع و زاویه رمپ بر شدت توربولانسی جریان
تغییرات شدت توربولانسی در اثر افزایش ارتفاع نسبی و زاویه رمپ در درصدهای مختلف هوادهی از روند کیفی شکل (2-10) تبعیت میکند بدین صورت که با افزایش زاویه و ارتفاع نسبی رمپ شدت توربولانسی افزایش پیدا میکند. در شکلهای (5-10) و (5-11) به ترتیب تاثیر افزایش ارتفاع و افزایش زاویه رمپ بر شدت توربولانسی ماکزیمم در پاییندست رمپ نشان داده شده است که همانند شکل (2-10) در اثر افزایش زاویه و ارتفاع نسبی رمپ شدت توربولانسی افزایش مییابد.
با توجه به شکلهای (5-10) و (5-11) میتوان نتیجه گرفت که نرخ افزایش شدت توربولانسی ماکزیمم (T. I. Max) در اثر افزایش ارتفاع نسبی رمپ (tr/d) بیشتر از افزایش زاویه رمپ () میباشد. همچنین در اثر افزایش درصد هوای ورودی به جریان (β)، از شدت توربولانسی ماکزیمم کاسته میشود اما این کاهش در درصدهای بالای هوادهی با شدت کمی مشاهده میگردد.
شکل ‏510- تغییرات شدت توربولانسی ماکزیمم با افزایش ارتفاع نسبی رمپ به ازائ درصدهای مختلف هوادهی (=5°)
شکل ‏511- تغییرات شدت توربولانسی ماکزیمم با افزایش زاویه رمپ به ازائ درصدهای مختلف هوادهی (tr/d=0.1)
تاثیر هوادهی بر مشخصههای جریان
در جریانهای با سطح آزاد، ضریب هوادهی جریان از سطح زیرین (داخل کاویتی) (βlower) تابعی از اعداد بدون بعد میباشد به نحوی که βlower=Qa/Qw=f(Aerator Geometry, Fr, Tu, tanϕ, α) که این رابطه نشان دهنده وابستگی ضریب هوادهی جریان به پارامترهای بیبعد هندسه هواده، عدد فرود، شدت توربولانسی، زاویه رمپ و شیب کف کانال میباشد (Bhosekar et al., 2009). در این تحقیق به علت تحت فشار بودن جریان، نیروهای ثقلی تاثیری در ضریب هوادهی نداشته لذا از تاثیر عدد فرود صرف نظر میشود. اما نیروهای فشاری نقش تعیین کنندهای ایفا میکنند بنابراین ضریب فشار در محاسبات لحاظ میگردد. همچنین به دلیل افقی بودن داکت از نقش شیب کف کانال نیز چشمپوشی شده و هندسه هواده با پارامتر نسبت طول کاویتی به ارتفاع رمپ (Lc / tr) در نظر گرفته میشود. به عبارتی در این تحقیق رابطه ضریب هوادهی به شکل βlower=Qa/Qw=f(Lc/tr, CP, Tu, tanϕ) تعریف میشود.
جهت بررسی رابطه اعداد بدون بعد فوق با ضریب هوادهی در این تحقیق و همچنین تاثیر هوادهی بر مشخصههای جریان در درصدهای مختلف، دامنه مطالعاتی در مدل عددی به صورت % 0 β % 16 ، اعمال گردید. در ادامه تاثیر این تغییرات بر روی مشخصههای جریان در مدل عددی در دو حالت دو بعدی و سه بعدی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
طول کاویتی
تغییرات ضریب هوادهی (β) نسبت به طول کاویتی تشکیل شده بلافاصله پایین دست رمپ هواده حاصل از مدل عددی و آزمایشگاهی در دو حالت دو بعدی و سه بعدی در شکل (5-12) نمایش داده شده است. همانطور که در تحقیقات بوسکار و همکاران (2009) در شکل (2-18) نیز آمده است، در اینجا نیز با افزایش طول کاویتی، مقدار هوای ورودی به جریان افزایش پیدا میکند.
Ramp A (tr/d=0.1, =5°)