بررسی کارایی مدل در شبیه سازی پرش هیدرولیکی تحت پله منفی ابتدایی، شیب معکوس و زبری بستر

پرش هیدرولیکی از نوع جریان های متغیر سریع بوده که از ابتدا تا انتهای آن تلاطم و پیچش سطحی آب وجود دارد و به عنوان پدیده اتلاف کننده انرژی شناخته می شود. در این پژوهش به شبیه سازی عددی پرش هیدرولیکی در حالت پله منفی ابتدایی ۳ و ۶ سانتی متر، زبری بستر ۲ سانتی متر و شیب معکوس ۵/۱ و ۳ درصد پرداخته شد. در این پژوهش از مدل های آشفتگی RNG و k-ε استفاده شد. همچنین، از دو نوع شبکه بندی یکنواخت و غیر یکنواخت استفاده شد. با توجه به نتایج مدل سازی عددی، مدل آشفتگی RNG آشفتگی میدان جریان را در مقایسه با مدل آشفتگی K-ε با دقت بیشتری محاسبه نمود. میزان شاخص های آماری NRMSE، R۲ و d برای نتایج شبیه سازی عددی نیمرخ سطح آب به ترتیب ۱/۱۰، ۹۹۳/۰ و ۹۹۴/۰ به دست آمد. همچنین مقدار این شاخص ها برای نتایج شبیه سازی نیمرخ سرعت به ترتیب ۳۶/۱۶، ۹۴۴/۰ و ۹۷/۰ محاسبه شدند. خطای مدل عددی در محاسبه مقادیر نیمرخ سرعت در مقایسه با نیمرخ سطح آب بیشتر بود، که علت آن را می توان در تلاطم شدید جریان و نوسانات سرعت لحظه ای در هر راستای قائم در محدوده وقوع پرش هیدرولیکی و تشدید اختلاط آب و هوا دانست. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی پروفیل سطح آب، پروفیل سرعت، نسبت اعماق مزدوج، طول غلتاب و طول پرش هیدرولیکی و نسبت افت انرژی نشان دهنده قابلیت مدل عددی در شبیه سازی سه بعدی میدان جریان پرش هیدرولیکی آزاد می باشد.

کلیدواژه ها:

پله منفی ابتدایی ، شیب معکوس ، زبری بستر ، مدل آشفتگی ، دینامیک سیالات محاسباتی