تحلیل عددی-آزمایشگاهی تاثیر هندسه آبشکن T شکل بر پایداری پوشش ریپ رپ در قوس رودخانه های قابل کشتیرانی با استفاده از مدل CCHE۲D

مقدمه: پایداری سازه های کنترل فرسایش در قوس رودخانه ها، به ویژه در رودخانه های قابل کشتیرانی، به عنوان یکی از چالش های کلیدی در مهندسی منابع آب شناخته می شود. در این میان، آبشکن های T شکل نقش موثری در تنظیم جریان و کاهش تنش های هیدرولیکی دارند؛ با این حال، تعامل هندسه آبشکن و ویژگی های ریپ رپ نیازمند تحلیل دقیق تری است. هدف : این پژوهش با هدف تحلیل اثرات هندسی آبشکن های T شکل شامل طول کلی و طول بال بر پایداری مصالح ریپ رپ در قوس ۹۰ درجه رودخانه انجام شده است. این تحلیل در شرایط مختلف عدد فرود و اندازه ذرات پوششی صورت گرفته تا پاسخ سازه به تغییرات هیدرولیکی سنجیده شود.روش : مدل عددی CCHE۲D همراه با مدل آشفتگی k-ε برای شبیه سازی جریان و تنش های برشی در فلوم آزمایشگاهی با قوس ۹۰ درجه استفاده شد. همچنین، مدل فیزیکی متناظر طراحی و آزمایش گردید تا صحت نتایج عددی با داده های تجربی مقایسه شود. در این پژوهش، از ترکیب مدل سازی عددی و آزمایش های فیزیکی استفاده شد و نتایج این دو روش با یکدیگر مقایسه و اعتبارسنجی شدند. آزمایش ها در ۹۰ سناریو با متغیرهایی شامل طول آبشکن، طول بال و اندازه ذرات ریپ رپ انجام شدند.یافته ها : نتایج نشان دادند که افزایش طول بال آبشکن به صورت معناداری باعث کاهش سرعت و تنش برشی در نوک آبشکن می شود و در نتیجه شاخص پایداری Nc کاهش می یابد. در مقابل، تغییر طول کلی آبشکن تاثیر قابل توجهی بر پایداری ریپ رپ ندارد. همچنین، با افزایش قطر ذرات ریپ رپ از ۹.۵ به ۱۲.۷ میلی متر، مقدار Nc تا ۱۳.۵٪ کاهش یافت که نشان دهنده افزایش مقاومت مصالح در برابر نیروهای هیدرولیکی است.نتیجه­ گیری: تحلیل تلفیقی عددی–فیزیکی این پژوهش تایید می کند که برای بهینه سازی عملکرد آبشکن های T شکل، تمرکز باید بر افزایش طول بال و استفاده از ذرات درشت تر ریپ رپ باشد، نه صرفا افزایش طول کلی سازه. دقت بالای مدل عددی CCHE۲D در بازتولید رفتار جریان و تطابق آن با داده های آزمایشگاهی، امکان استفاده از آن را در طراحی واقعی فراهم می سازد.

کلیدواژه ها:

آبشکن T شکل ، پایداری ریپ رپ ، عدد فرود ، مدل سازی عددی ، تنش برشی