بررسی الگوی جریان ثانویه در کانال روباز با شکل های مختلف زبری در کف با نرم افزار Flow-۳D

تخمین سرعت متوسط عمقی و شدت آشفتگی برای شناسایی وجود جریان­های ثانویه، شکل و موقعیت آن از اهمیت زیادی در علم هیدرولیک و مهندسی رودخانه برخوردار است. جریان­های ثانویه تابع عواملی همچون شکل زبری بستر کانال، شیب کانال و تنش برشی می­باشد. مطالعه حاضر به بررسی اثر شکل زبری بر الگوی جریان ثانویه با مدل­سازی عددی در نرم­افزارFLOW ۳D  با مدل آشفتگی RNG پرداخته است. در نتایج بدست آمده از بررسی­های سرعت متوسط، میانگین خطای حاصل برای حدفاصل زبری­های مثلثی ۹۴/۹% و برای روی تاج زبری ۷۱/۳% بود و در مورد سرعت برشی، میانگین خطای حاصل برای زبری مثلثی در سه مقطع در راستای کانال ۳۷/۶% حاصل گردید که نشان از توافق خوب مدل عددی با مدل آزمایشگاهی مرجع است. شرایط جریان در کانال برای سه نوع شکل زبری (مستطیلی، ذوزنقه­ای با زاویه داخلی ۸۰ درجه و ذوزنقه­ای با زاویه داخلی ۵۵ درجه) که بیشترین کاربرد را در سازه­های هیدرولیکی دارا می­باشند طراحی و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی شدت آشفتگی، جریان­های ثانویه عرضی و انرژی جنبشی آشفتگی نشان از تاثیر بیشتر زبری ذوزنقه­ای با زاویه داخلی ۵۵ درجه نسبت به دو شکل دیگر زبری را نشان داد. میزان اختلاف شدت آشفتگی در زبری ذوزنقه­ای با زاویه داخلی ۵۵ درجه نسبت به زبری مثلثی ۵۴/۴% بود. محل تشکیل مرکز هسته سلول­ها در عمق تقریبی۲/۰ متر شروع شده بود. انرژی جنبشی آشفتگی با هسته مرکزی در بالای سطح زبری با مقدار تقریبی ۰۰۰۲/۰ برای تمام زبری­ها شروع شده، اما محل قرار گیری آن با توجه به هندسه زبری متفاوت می­باشد.

کلیدواژه ها:

Secondary currents ، Roughness form ، Turbulence intensity ، Turbulence kinetic energy ، Flow-۳D ، جریان های ثانویه ، شکل زبری ، شدت آشفتگی ، انرژی جنبشی آشفتگی ، FLOW ۳D