ارزیابی مدل های آشفتگی و تعداد مش در شبیه سازی عددی عمق جریان در تقاطع کانال ها

امروزه در مهندسی هیدرولیک کاربرد مدل های کامپیوتری به منظور شبیه سازی مشخصات جریان به طور چشمگیری افزایش داشته و محققین زیادی در این زمینه مطالعه می کنند. با توجه به طبیعت متلاطم جریان در اکثر پدیده های هیدرولیک، در مدل های عددی، مدل های تلاطم مختلف تعبیه شده که قابلیت های متفاوت در شبیه سازی دارند. هدف از این تحقیق انتخاب مدل تلاطم مناسب، انتخاب نحوه مش بندی و تعداد مش برای شبیه سازی عمق جریان زیربحران در تقاطع چهار شاخه کانال های روباز است. بررس نتایج شبیه سازی و مقایسه با نتایج آزمایشگاه نشان داد که انتخاب پنج بلوک مش، نسبت به یک بلوک مش و سه بلوک مش بهترین عملکرد را دارد. همچنین تعداد مش بهینه نیز ۵۶۰۰۰۰ انتخاب شد که تعداد مش بیشتر تاثیر زیادی در بهبود عملکرد نتایج نداشت. مقایسه عملکرد مدل های تلاطم k-ω و k-ε و RNG نشان داد، عملکرد دو مدل، k-ε و k-ω مشابه هم بود و میزان خطای RMSE آن ها در دو کانال اصلی و فرعی به ترتیب در حدود ۲% و ۳% بو. در نهایت با توجه به ویژگی مدل k-ω، از قبیل بهبود محاسبات در نزدیکی دیواره برای اعداد دینولدز پایین، مدلسازی لایه ی مرزی جریان های محصور به دیواره، جریان برشی آزاد، وجود گرادیان فشار معکوس و جریان های با عدد رینولدز پایین، از این مدل استفاده شد.

کلیدواژه ها:

تقاطع چهار شاخه ، جریان زیربحران ، شبیه سازی ، مدل های تلاطم ، مش بندی