مطالعه عددی جریان های ثانویه و توزیع سرعت متوسط عمقی و تنش برشی در محل تلاقی کانال های روباز

هیدرولیک جریان آب در محل تقاطع کانال ها و رودخانه ها دارای جریان ثانویه و گردابه های مختلفی می باشد. در محل برخورد کانال ها فرسایش و رسوب گذاری اتفاق می افتد که منجر به کاهش دبی کانال آبگیر و یاانسداد خواهد شد. بنابراین بررسی هیدرولیک جریان در این موارد ضروری می باشد. عمده مطالعات آزمایشگاهی، بر روی تقاطع کانال های مستطیلی یکنواخت بوده و پژوهش های محدودی بر روی آبگیرهای جانبی با شکل تقاطع مناسب و تاثیر آن بر روی ابعاد ناحیه جداشدگی جریان صورت پذیرفته است. از طرفی جریان های ثانویه در کانال های منشوری باعث ایجاد ساختارهای سه بعدی می گردند که در نحوه توزیع تنش و مسیله پایداری دیواره ها و بستر کانال در مقابل فرسایش و تخمین ضریب انتشار آلودگی موثر می باشند. در این پژوهش به بررسی و مطالعه عددی جریان های ثانویه و توزیع سرعت متوسط عمقی و تنش برشی در کانال های منشوری پرداخته شده است. برای این مهم از مدلسازی با نرم افزار Flow3D بهره برده شده است. نتایج نشان داد که در اثر افزایش نسبت دبی، طول و عرض ناحیه جدایی کاهش می یابد از سوی دیگر با افزایش نسبت دبی حداکثر تنش برشی بستر کاهش می یابد. در ادامه مشخصات هیدرولیکی جریان، دبی های مورد بررسی، وضعیت فرسایش بستر کانال اصلی در محدوده محل تلاقی کانال فرعی به اصلی، پروفیل بستر کانال اصلی برای نسبت دبی متوسط، پروفیل بستر کانال اصلی برای نسبت دبی زیاد، مقایسه پروفیل بستر در مقطع y=0/45 در نسبت دبی زیاد و متوسط نیز آورده شده است. مقایسه نتایج حاصل از مدل عددی با داده های آزمایشگاهی نشان می دهد که مدل مزبور الگوی کلی جریان در محل تلاقی کانال ها را در حد مناسبی شبیه سازی کرده و متوسط خطای پیش بینی سرعت در طول کانال اصلی بین 3.5 تا 10 درصد می باشد. همچنین نتایج حاکی از توانایی بالای نرم افزار Flow3D در مدلسازی جریان های ثانویه و وضعیت هیدرولیکی جریان در محل تقاطع آبرهه ها را در کانال های روباز و در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی مدل های تومیناگا دارد. از این رو استفاده از این نرم افزار در شبیه سازی جریان های ثانویه و در محل تلاقی آبراهه های روباز پیشنهاد می گردد.

کلیدواژه ها:

تلاقی آبراهه های روباز ، مدلسازی عددی ، جریان های ثانویه ، ناویراستوکس ، FLOW3D