تاثیر عدد فرود بالادست بر میدان جریان کانال U شکل با سرریز-جانبی در شرایط فوق بحرانی

به دلیل ساختار هیدرولیکی کانال های U شکل این نوع مجاری بعنوان مقطع مبدل کانال های مستطیلی و دایروی دریچه های آدم رو و نیز به همراه سرریزهای جانبی در شبکه دفع فاضلاب، سیستم های آبیاری، محافظت سیلاب و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. در این نوع کانال ها رژیم جریان می تواند در شرایط فوق بحرانی باشد. در مطالعه حاضر، میدان جریان آشفته و سطح آزاد جریان در یک کانال U شکل دارای سرریزجانبی در شرایط فوق بحرانی با استفاده از نرم افزار فلو تری دی، مدل آشفتگی RNG و طرح VOF شبیه سازی شده-است. مقایسه بین نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می دهد که مدل عددی، سطح آزاد و مشخصات میدان جریان را با دقت قابل قبولی شبیه سازی می نماید. در ادامه، اثر عدد فرود بالادست سرریزجانبی بر روی الگوی جریان کانال اصلی مورد بررسی قرار گرفت. در کانال های U شکل با سرریز جانبی برای کلیه عددهای فرود، در مجاورت دیواره داخلی یک افت سطح آزاد در ابتدای بالادست سرریز بوقوع پیوسته و پرش سطحی در یک چهارم انتهایی طول دهانه سرریزجانبی اتفاق افتاد. در امتداد پرش سطحی انرژی پتانسیل کاهش و در مقابل انرژی جنبشی افزایش یافت. علاوه بر آن، با افزایش مقدار عدد فرود، عرض صفحه جدایش جریان و ابعاد ناحیه سکون زیاد و اندازه زاویه ریزشی جت جریان کاهش می یابد. برای همه عدد فرودها همواره، حداکثر مقدار سرعت عرضی تقریبا در انتهای پائین دست سرریزجانبی بوقوع پیوسته است. بر اساس نتایج شبیه سازی، حداکثر مقدار تنش برشی در محور مرکزی کانال اصلی واقع در وسط دهانه سرریزجانبی بوقوع پیوسته و در مقابل حداقل آن در زیر ناحیه ایستایی و در انتهای پائین دست سرریزجانبی اتفاق افتاده است.

کلیدواژه ها:

Supercritical flow ، U-shaped channel ، Side weir ، numerical simulation ، Froude number ، جریان فوق بحرانی ، کانال U شکل ، سرریزجانبی ، شبیه سازی عددی ، عدد فرود