مطالعه عددی جریان آشفته و فرآیندهای موثر بر آبشستگی حول آبشکن مستقیم با بستر صلب

در مطالعه حاضر به بررسی فیزیک جریان و نقش ساختار های منسجم جریان در فرآیند آبشستگی در اطراف یک آبشکن قائم واقع در کانالی مستقیم و در شرایط شروع آبشستگی (بستر مسطح)، پرداخته شده است. به این منظور از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) برای جریانی با مقدار نسبتا کم عدد رینولدز استفاده شده است (۱۸۰۰۰=Re). جریان ورودی کاملا آشفته و حاوی نوسانات آشفته است. پس از تصویرسازی جریان، مشاهده شد که شدت ساختار گردابه گردنبندی نعل اسبی (HV) در مقاطع اطراف نوک آبشکن به حداکثر میزان خود می رسد. در این ناحیه هسته گردابه گردنبندی بین دو حالت مختلف نوسان می کند. در یکی از آن ها (مود جریان صفر)، گردابه گردنبندی به آبشکن نزدیکتر شده و جت جریان در زیر آن ضعیف می شود. در حالت دیگر (مود برگشت جریان)، جت نزدیک به بستر، گردابه گردنبندی را به دور از آبشکن منتقل می کند. بنابراین توزیع انرژی جنبشی آشفته و نوسانات فشار در این محل شکلی دو قله ای می گیرند. بیشترین مقادیر تنش برشی بستر در ناحیه شتاب گیری جریان در نزدیکی نوک آبشکن و در زیر قسمت بالادست لایه برشی منفصل (DSL) مشاهده می شوند. انتهای گردابه نعل اسبی گاهی با لوله های گردابی افشانده شده در DSL و با نوک آبشکن اندرکنش می کند. برخی از گردابه های افشانده شده در DSL نیز به صورت تصادفی با یکدیگر یا با گردابه های ناحیه بازچرخش در پشت آبشکن اندرکنش می کنند. این مسئله نیز منجر به ازدیاد تنش برشی بستر در طول مسیر آن ها می شود.

کلیدواژه ها:

آبشکن مستقیم ، آشفتگی ، LES ، گردابه نعل اسبی ، لایه برشی