بررسی تاثیر نفوذپذیری بستر کانال مسطح بر ویژگ یها و ساختار متوسط جریان آشفته در تخلخل های گوناگون

چکیده - بستر نفوذپذیر با دو ویژگی اصلی آن، قطر متوسط (نماینده ی درشتی ذرات) و تخلخل (نماینده ی درصد نفوذپذیری )، بیان می شود . در مقاله حاضر تاثیر نفوذپذیری بستر بر ساختار متوسط آشفتگی جریان بررسی شده است . جریان، روی یک بستر نفوذپذیر به روش پیوستار با بهر هگیری از معادلات متوسط گیری شده حجمی ناویر استوکس مد ل سازی شده و نتایج چها ر   شبیه سازی با تخلخل های گوناگون ارائه شده است     . نفوذپذیری بستر را می توان به وسیله ی عدد رینولدز نفوذپذیری ( نسبت قطر موثر های کوچک، بستر به صورت مرز صلب رفتار     Rek توصیف کرد. در (Rek ، حفر ه ها به مقیاس طولی گرداب ههای آشفتگی مجاور بستر های بزرگ، مرز میدان مانند بستری با نفوذپذیری زیاد     (با اثرات لزجت قابل اغماض) رفتار خواهد کرد . در Rek کرده و به عکس در این شرایط، گرداب ههای آشفتگی نزدیک بستر در امتداد جریان به ندرت قابل تشخیص خواهند بود     . می توان دلیل این امر را ۱) انتقال آزاد آشفتگی در مرز نفوذپذیر و     /یا ۲) کاهش تنش برشی متوسط به واسطه عدم وقوع پدیده ی انسداد بستر و تاثیر ناچیز لزجت ناشی از حضور بستر دانست     . مشخصه غالب آشفتگی در مجاور بستر با نفوذپذیری زیاد، ساختارهای گردابه ای نسبتا بزرگی هستند که احتمالا نشات گرفته از پدید هی ناپایداری کلوین     -هلمهولتز جریان هستند. همین ساختارها عامل تبادل مومنتوم بین جریان عمو می کانال و جریان دوفازی داخل بستر نفوذپذیر است     . این فرایند سبب افزایش اصطکاک بستر شده و در نتیجه محدوده برازش ناحیه   ۱ برابر / لگاریتمی کمی به سمت پایین منتقل م یشود. فزون بر این مشاهده گردیده که شیب منحنی قانون لگاریتمی در حدود ۰۴   شیب معمول آن در جریان های آشفته مجاور بستر های صاف و زبر است   .

کلیدواژه ها:

Continuum approach ، Permeable bed ، Porosity ، Average flow ، Navier-Stokes equations ، turbulence flow ، رویکرد پیوستار ، بستر نفوذپذیر ، جریان متوسط ، معادلات ناویر-استوکس ، جریان آشفته