F(Q_{s ,} Q_{g ,} H_{1 ,} H_{d ,} T , W , g , ρ , μ) = ۰ →
(۳- ۱)
(۳- ۲)
۳-۴ شبیه­سازی عددی
به منظور مطالعه و تحلیل جریان در سازه­های مختلف، مدل­های فیزیکی و ریاضی مختلف بکار گرفته می­ شود. با توجه به توسعه­ سیستم­های کامپیوتری و محاسباتی و همچنین وجود پیچیدگی‌های غیر قابل اندازه‌گیری در جریان عبوری از یک سازه ترکیبی سرریز – دریچه در مدل‌های آزمایشگاهی، استفاده از شبیه­سازی عددی می‌تواند در بررسی هیدرولیکی چنین جریان­هایی بسیار مؤثر و قابل توجه باشد.
در سال­های اخیر، بدلیل ابداع روش­های پیشرفته و دقیق حل عددی معادلات و بوجود آمدن رایانه­های قوی برای انجام محاسبات، می­توان در طراحی این سازه­های پیچیده از روش­های حل عددی نیز بهره گرفت. دینامیک سیالات محاسباتی^[۲۱]، از روش­های محاسبه و شبیه­سازی میدان جریان سیال می­باشد که در قرن اخیر مورد توجه خاص مهندسین و طراحان قرار گرفته است.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی حاکی از مزایای زیر است:
۱- کاهش در زمان و هزینه در طراحی­ها
۲- توانایی مطالعه سیستم­هایی که انجام آزمایشات کنترل شده روی آن­ها دشوار و یا غیر ممکن است مانند تأسیسات بزرگ
۳- توانایی مطالعه سیستم­ها تحت شرایط تصادفی و بالاتر از حدود معمول آن­ها
از جمله نرم­افزارهای موجود در زمینه CFD می­توان به موارد زیر اشاره کرد:
CFX, Phonix, Telemac, FIDAP, Flow3D, Fluent
در این تحقیق، به ارزیابی مدل عددی Flow3D جهت شبیه­سازی هیدرولیک جریان ترکیبی عبوری از روی سرریز و زیر دریچه و همچنین آبشستگی در پایین­دست سازه ترکیبی پرداخته می‌شود.
۳-۴-۱ معرفی نرم­افزار Flow3D
نرم­افزار Flow3D یک نرم­افزار قوی در زمینه CFD می­باشد که تولید، توسعه و پشتیبانی آن توسط Flow Science, Inc است و یک مدل مناسب برای حل مسائل پیچیده دینامیک سیالات بوده و قادر است دامنه وسیعی از جریان سیالات را مدل کند. این مدل برای شبیه­سازی جریان­های سطح آزاد سه­بعدی غیرماندگار با هندسه پیچیده کاربرد فراوانی دارد. نرم­افزار Flow3D، برای مسائل یک‌بعدی، دوبعدی و سه­بعدی طراحی شده است. در حالت ماندگار، نتایج در زمان بسیار کمی حاصل می­ شود زیرا برنامه بر روی قوانین بنیادی جرم، مومنتوم و بقاء انرژی پایه­گذاری شده است تا این موارد برای مراحل مختلف جریان در هر زمینه­ای بکار برده شوند. این نرم­افزار یک شبکه آسان از اجزاء مستطیلی را استفاده می­ کند.
نرم­افزار Flow3D شامل مدل­های فیزیکی مختلف می­باشد که عبارتند از: آب­های کم­عمق، کاویتاسیون، آشفتگی، آبشستگی، کشش سطحی، پوشش متخلخل ذرات و … . از این مدل­ها در زمینه‌های ریخته­گری مواد، مهندسی فرایند، طراحی تزریق­های مرکب، تولیدات مصرفی، هیدرولیک مهندسی محیط زیست، هوافضا، علوم دریایی، نفت، گاز و … استفاده می­ شود.
در جدول (۳-۲)، ویژگی­های نرم­افزار به اختصار نمایش داده شده است.
جدول ۳- ۲ معرفی نرم­افزار Flow3D

نام نرم­افزار

Flow3D

زمینه کاری
یک نرم­افزار قوی در زمینه CFD می­باشد. این نرم­افزار برای کمک به تحقیق در زمینه رفتار دینامیکی مایعات و گازها در موارد کاربردی وسیع طراحی شده است.
قوانین بنیادی
جرم، مومنتوم و بقاء انرژی
کاربردهای Flow3D در زمینه مهندسی آب
پایه­ های پل- هوادهی در پرش هیدرولیکی- سرریز دایره­ای- هوادهی در سرریزها- شکست سد- پارشال فلوم- آبشستگی- جریان بر روی یک پلکان^[۲۲]– جریان­های با عمق کم- جریان در کانال­های کنترل پرش هیدرولیکی- موج­های کم­ارتفاع^[۲۳]– دریچه­های کشویی- جریان سرریز
سطح آزاد
حد فاصل بین گاز و مایع همان سطح آزاد است. در Flow3D سطح آزاد با تکنیک حجم سیال^[۲۴] مدل می­ شود. روش حجم سیال شامل سه جزء است: نمایش موقعیت سطح – شبکه­بندی– شرایط مرزی سطح
تکنیک محاسبات

Finite Difference – FiniteVolume

سیستم­های مختصات
معادلات دیفرانسیلی که باید حل شود در قالب مختصات کارتزین (x,y,z) نوشته می­ شود. برای مختصات استوانه­ای (z,Ɵ,r) مختصات x به صورت شعاعی و مختصات y به صورت مختصات زاویه­ای