بررسی عددی اثر استغراق نسبی بر پارامترهای معادله لگاریتمی سرعت در یک کانال مستقیم با بستر شنی

پس از گذشت سال­ها همچنان بررسی میدان جریان آشفته در بسترهای زبر یکی از مسائل مهم و قابل بحث است. در گذشته پژوهشگران عمدتا بر جریان بستر زبر با استغراق نسبی زیاد و متوسط (نسبت عمق جریان به زبری معادل بستر) پرداخته­اند، ولیکن در ارتباط با استغراق نسبی کم، پژوهش­های زیادی صورت نگرفته است. در این پژوهش، به بررسی و مطالعه جریان بستر شنی در شرایط استغراق نسبی کم به­صورت عددی و در نرم افزار فلوتری­دی پرداخته شده است. به این منظور، ابتدا مدل عددی ساخته شده به کمک اطلاعات آزمایشگاهی موجود، مورد صحت­سنجی و کالیبراسیون قرار گرفت. در طی مدل­سازی­ها، شش استغراق نسبی متفاوت مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت و پارامترهای معادله لگاریتمی سرعت شامل ضریب وان کارمن، ثابت انتگرالی و صفحه­ی جابجایی صفر تعیین گردید. نتایج نشان داد که در شرایط بستر صاف ضریب وان کارمن برابر ۴۱/۰ درنظر گرفته می­شود، ولیکن در شرایطی که بستر زبر بوده و شرایط استغراق نسبی کم حاکم است، این مقدار تغییر کرده و با تغییر استغراق نسبی نیز تغییر پیدا می­کند. محدوده این تغییرات بین ۲۹/۰ تا ۴۳/۰ می­باشد. در ادامه مشاهده شد که با افزایش عمق ابتدا ضریب وان کارمن کاهش و در ادامه افزایش پیدا کرده است. همچنین صفحه­ی جابجایی صفر به هیچ وجه رابطه­ی منسجم و مشخصی در ارتباط با استغراق نسبی نداشته و نمی­توان به قطعیت در رابطه با آن اظهار نظر نمود. در پایان به کمک نتایج به دست آمده از مدل­سازی عددی حاضر و مطالعات پیشین برای استغراق نسبی و ضریب وان کارمن، یک تابع دو ضابطه­ای ارائه شده است.

کلیدواژه ها:

جریان آشفته ، استغراق نسبی ، بستر شنی ، مدل سازی عددی ، معادله لگاریتمی