یادداشت تحقیقاتی مدل سازی عددی دو بعدی امواج غلتان روی شوت ها و بررسی عوامل موثر بر تشکیل آنها

امواج غلتان با ایجاد ناپایداری ها و رفتار آشفته در کانال ها و شوت ها، سازه هیدرولیکی و سازه های مستهلک کننده ی انرژی پایین دست آن را تحت تاثیر قرار می دهند. تحقیق حاضر با هدف ارائه ی مدل عددی برای مدل سازی امواج غلتان در رژیم آشفته و تحلیل شرایط شکل گیری امواج غلتان در سطح آزاد جریان و عوامل موثر بر آن انجام شده است. معادلات حاکم در مدل عددی حاضر، معادلات ناویر استوکس متوسط گیری شده در عمق هستند که با استفاده از روش حجم محدود منقطع سازی شده اند. در تحقیق حاضر، از روش HLLC برای مدل سازی استفاده شده است. سپس به منظور افزایش دقت، روش TVD-WAF که دارای دقت مرتبه دوم در مکان و زمان می باشد، انتخاب شده است. به منظور مدل سازی آشفتگی، مدل k- e استاندارد انتخاب شده است. نتایج حاصل از مدل عددی حاضر با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی موجود مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که اعمال اغتشاش منظم در ورودی کانال می تواند باعث ایجاد امواج غلتان متناوب شود و دامنه و دوره ی تناوب این امواج غلتان متناوب به دامنه ی اغتشاش اعمال شده در ورودی کانال بستگی ندارد. اما هرچه دامنه ی اغتشاش اعمال شده درصد بزرگتری از عمق نرمال باشد، فاصله ی تشکیل امواج غلتان از ابتدای کانال کوتاهتر شده و امواج سریعتر تکامل می یابند. به علاوه تحلیل و مقایسه نتایج نشان دهنده تاثیر عدد فرود در شکل گیری و تکامل امواج غلتان است.

کلیدواژه ها:

معادلات ناویر استوکس متوسط گیری شده در عمق ، روش حجم محدود ، روش HLLC ، روش TVD-WAF ، مدل k-  استاندارد ، امواج غلتان