مدلسازی عددی و فیزیکی خصوصیات جریان در کانال مرکب منشوری با زبری ناهمگن

مدلسازی خصوصیات جریان در کانال های مرکب یکی از مهمترین مسائل مهندسی هیدرولیک است. از مهمترین پارامترهای جریان در کانال های مرکب نیز می­توان به تنش برشی ظاهری اشاره کرد که در اثر اختلاف سرعت جریان در کانال اصلی و سیلاب دشت ها در محل اتصال کانال اصلی به سیلاب دشت ها به­وجود می آید. تنش برشی ظاهری باعث ایجاد آشفتگی و گردابه های سه­بعدی در مرز کانال اصلی و سیلاب دشت ها می شود. اختلاف بین زبری کانال اصلی و سیلاب دشت ها نیز یکی دیگر از عوامل تشدیدکننده تنش برشی ظاهری در مرز بین زیر مقاطع کانال مرکب است. در این تحقیق، خصوصیات جریان در کانال مرکب منشوری با زبری ناهمگن با استفاده از مدلسازی فیزیکی و عددی بررسی شده است. مدلسازی فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تهران و مدلسازی عددی آن با استفاده از نرم­افزار دینامیک سیالاتی محاسباتی Flow ۳Dانجام گرفته است. نتایج هر دو مدلسازی نشان می­دهد که افزایش زبری سیلاب دشت ها موجب کاهش سرعت متوسط عمقی و نیز تشدید گرادیان تنش برشی مرزی جریان در محل اتصال مقطع اصلی و سیلاب دشت ها می شود. همچنین،  بررسی نتایج مدلسازی عددی نشان می­دهد که نرم افزار Flow ۳D دارای دقت مناسب برای پیش­بینی خصوصیات جریان در کانال مرکب با زبری ناهمگن است. ارزیابی عملکرد مدل های آشفتگی موجود در نرم افزار نیز نشان می­دهد که مدل آشفتگی RNG، نسبت به سایر مدل های آشفتگی، به­دلیل مدلسازی بهتر گردابه ها در محل اتصال کانال اصلی و سیلاب دشت ها در مدلسازی خصوصیات جریان در کانال مرکب دارای عملکرد بهتری  است.

کلیدواژه ها:

تنش برشی ظاهری ، زبری ناهمگن ، خصوصیات جریان ، نرم افزار Flow ۳D ، هیدرولیک مقاطع مرکب