شبیه سازی عددی تاثیر شکل بستر بر ساختار جریان در رودخانه های کم عمق

بیشتر رودخانه ها دارای بستر های ناهموار می باشند که به آن ها شکل های بستر گفته می شود. این شکل ها بسته به شرایط هیدرولیکی انواع متفاوتی دارند که باعث ایجاد مقاومت در جریان می شوند. باوجود سال ها تحقیق و آزمایش در مورد شکل های بستر هنوز معادله دقیق و جامعی برای پیش بینی هندسه شکل های بستر در و برهم کنش آن با جریان به دست نیامده است. در این پژوهش با هدف بررسی تاثیر هندسه تلماسه بر ساختار جریان، به شبیه سازی عددی حرکت جریان بر روی تلماسه ها در مجرای کانال باز پرداخته شد. در همین راستا تعداد ۲۹ شبیه سازی برای مطالعه تاثیر هندسه پنج نوع تلماسه با زوایا و ارتفاع های متفاوت در شرایط هیدرولیکی مختلف و زبری های کف گوناگون انجام گردید. به دلیل ضعف مدل آشفتگی RANS در پیش­بینی جدایش شدید جریان در این پژوهش از مدل آشفتگی DES برای تلماسه­های بزرگ مقیاس و برای شبیه سازی مدل عددی از نرم افزار +STAR-CCM استفاده شده است. جهت بررسی صحت شبیه سازی ها، نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی محققین پیشین مقایسه گردید که نشان از دقت خوب مدل عددی دارد. در نهایت فرمولی برای پیش بینی این برهم کنش حاصل شد. نتایج ارزیابی رابطه به دست آمده برای بررسی تاثیر هندسه تلماسه بر هیدرولیک جریان، نشان داد که رابطه ارائه شده با خطای %۱۱.۲۵ و R۲ ۰.۸۶،  با توجه به طبیعت کاملا تصادفی تشکیل شکل بستر، دقت خوبی دارد.

کلیدواژه ها:

Bedform ، Dune ، Dimensional Analysis ، Flow Resistance ، Numerical Simulation ، STAR-CCM+ ، شکل بستر ، تلماسه ، تحلیل ابعادی ، مقاومت جریان ، شبیه سازی عددی ، STAR-CCM+