دانلود پایان نامه

(i) (j)
شکل ‏46- پروفیلهای سرعت جریان عبوری از روی رمپ D (tr/d=0.2, =10°) در مقاطع
Z/tr : a:-28, b:-0.2, c:2.1, d:3.65, e:6.7, f:10.65, g:12.7, h:15.7, i:18.25, j:25
با توجه به دامنه اختلاف بدست آمده برای پارامترهای طول اتصال مجدد، ضرایب فشار و پروفیلهای سرعت جریان، شبیه سازی قابل قبولی از جریان عبوری از روی رمپ تعبیه شده در داکت در حالت بدون هوادهی صورت گرفته است لذا در ادامه دامنهی مطالعاتی در مدل عددی افزایش یافته و به تاثیر هندسه رمپ برروی پارامترهای جریان و میدان فشار پرداخته خواهد شد.
تاثیر ابعاد هندسی رمپ بر روی مشخصههای هیدرولیکی جریان
جهت بررسی تاثیر ابعاد هندسی رمپ بر مشخصههای هیدرولیکی جریان دامنه مطالعاتی در مدل عددی به صورت °5° 20 و 0.1 tr /d 0.4 ، لحاظ گردید. در ادامه به بررسی تاثیر این تغییرات در مدل عددی پرداخته خواهد شد.
تاثیر افزایش ارتفاع و زاویه رمپ بر روی طول اتصال مجدد
در شکلهای (4-7) و (4-8) به ترتیب تاثیر افزایش ارتفاع و افزایش زاویه رمپ بر طول اتصال مجدد مربوط به ناحیه چرخش جریان، ایجاد شده در پاییندست رمپ نشان داده شدهاند. شکلهای (2-13) و (2-14) ارائه شده در فصل 2، نمایانگر تاثیر هندسه رمپ بر روی طول اتصال مجدد در جریان عبوری از روی سازه هواده بودند. در این شکلها روند افزایشی در مقدار طول اتصال مجدد به ازائ افزایش ارتفاع و زاویه سازه هواده مشهود میباشد. مطابق شکلهای (4-7) و (4-8) نیز میتوان نتیجه گرفت که مقادیر طول اتصال مجدد در دو حالت ارتفاع ثابت رمپ و افزایش زاویه آن و زاویه ثابت رمپ و افزایش ارتفاع آن، افزایش مییابد. البته با افزایش ارتفاع در زاویه ثابت رمپ، شدت افزایش طول اتصال مجدد بیشتر میباشد که این موضوع بیانگر حساسیت بیشتر طول اتصال مجدد به افزایش ارتفاع رمپ میباشد.
فاصله نقطه برخورد جت آب پرتابی با کف داکت از مقطع انتهایی رمپ (طول اتصال مجدد) وابسته به سرعت جریان و زاویه پرتاب جت میباشد. برد جت پرتابی با زاویه پرتاب رابطه سهموی با اکسترمم مطلق در = 45° و با سرعت پرتاب رابطه مستقیم دارد. هنگام افزایش زاویه رمپ (زاویه پرتاب) با حرکت روی شاخه صعودی سهموی طول اتصال مجدد (برد پرتابه) افزایش خواهد یافت. همچنین در هنگام افزایش ارتفاع نسبی رمپ، سطح مقطع داکت کاهش یافته و طبق رابطه پیوستگی سرعت در این مقطع افزایش مییابد که این افزایش سرعت در مقطع انتهایی رمپ باعث افزایش طول اتصال مجدد (برد پرتابه) میشود.
شکل ‏47- تغییرات طول اتصال مجدد با افزایش ارتفاع نسبی رمپ جهت ramp = 5°
شکل ‏48- تغییرات طول اتصال مجدد با افزایش زاویه رمپ جهت tr / d = 0.1
تاثیر افزایش ارتفاع و زاویه رمپ بر حداقل فشار کف ناحیه چرخش
جریان پرتابی عبوری از روی رمپ هواده به هنگام جدا شدن از کف بلافاصله در پاییندست رمپ تشکیل ناحیه چرخش میدهد که در این ناحیه از جریان، فشار منفی حاکم میباشد. مقدار فشار منفی به وجود آمده در این حالت وابسته به سرعت جریان عبوری از روی رمپ میباشد. لذا با افزایش زاویه و ارتفاع نسبی رمپ و همچنین با در نظر گرفتن تاثیر آنها روی طول اتصال مجدد، CP min کاهش خواهد یافت.
در شکلهای (4-9) و (4-10) به ترتیب تاثیر افزایش ارتفاع و افزایش زاویه رمپ بر CP min در ناحیه چرخش ایجاد شده در پاییندست رمپ و در کف داکت، نشان داده شدهاند. بر اساس این شکلها و تطابق کیفی آن با نتایج بوسکار و همکاران (2012) که در شکل (2-16) نمایش داده شده است، میتوان نتیجه گرفت که مقادیر CP min در دو حالت ارتفاع ثابت رمپ و افزایش زاویه آن و زاویه ثابت رمپ و افزایش ارتفاع آن، کاهش مییابد. البته با افزایش ارتفاع در زاویه ثابت رمپ، شدت کاهش CP min بیشتر میباشد که این موضوع بیانگر حساسیت بیشتر CP min به افزایش ارتفاع رمپ میباشد.
شکل ‏49- تغییرات Cp min با افزایش ارتفاع نسبی رمپ جهت ramp = 5°
شکل ‏410- تغییرات Cp min با افزایش زاویه رمپ جهت tr / d = 0.1
تاثیر افزایش ارتفاع و زاویه رمپ بر شدت توربولانسی جریان
شدت توربولانسی که از رابطه بدست میآید برابر با نسبت سرعتهای نوسانی (ut) به سرعت متوسط (U) میباشد. در شکل (4-11) تغییرات شدت توربولانسی در طول جت و در پاییندست رمپ در فاصله mm 8 از کف داکت برای رمپ A (tr/d=0.1, =5°)، ارائه شده است که در آن Z فاصله از پای رمپ میباشد. روند کیفی تغییرات شدت توربولانسی در پاییندست سازه هواده با روند قید شده در مطالعات اروین و همکاران (1995) که در فصل 2 شکل (2-10) به آن اشاره شد، تطابق دارد.
شکل ‏411- تغییرات شدت توربولانسی در طول جت در پاییندست رمپ B (tr/d=0.1, =10°)
در شکلهای (4-11) و (4-12) به ترتیب تاثیر تغییرات افزایش ارتفاع و زاویه رمپ بر شدت توربولانسی ماکزیمم جریان عبوری از روی رمپ و در پاییندست آن نشان داده شده است. نتایج مطالعات اروین و همکاران (1995) در رابطه با تاثیر افزایش زاویه بر روی شدت توربولانسی جریان در شکل (2-10) دیده میشود که بر اساس آن با افزایش زاویه رمپ، شدت توربولانسی جریان افزایش مییابد. مطابق شکلهای (4-12) و (4-13) نیز میتوان نتیجه گرفت که مقادیر شدت توربولانسی ماکزیمم در دو حالت ارتفاع ثابت رمپ و افزایش زاویه آن و زاویه ثابت رمپ و افزایش ارتفاع آن، افزایش مییابد. البته با افزایش ارتفاع در زاویه ثابت رمپ، نرخ افزایش شدت توربولانسی ماکزیمم جریان بیشتر میباشد که این موضوع بیانگر حساسیت بیشتر شدت توربولانسی به افزایش ارتفاع رمپ میباشد.
رابطه بیانگر وابستگی سرعتهای نوسانی به انرژی جنبشی توربولانسی (k) بوده که طبق آن سرعتهای نوسانی با جذر انرژی جنبشی توربولانسی رابطه مستقیم دارد. در جریان عبوری از روی رمپ، هنگام افزایش زاویه و ارتفاع نسبی رمپ سرعت جریان افزایش یافته فلذا انرژی جنبشی توربولانسی افزایش پیدا میکند. نتیجتا سرعتهای نوسانی نیز افزایش یافته و به تبع آن شدت توربولانسی افزایش مییابد.