مطالعه هیدرولیک جریان در تبدیل های تدریجی عریض شونده در کانال های روباز

تبدیل­ها به طور معمول هم در کانال­های باز مهندسی و هم در کانال­های طبیعی کاربرد دارند. با افزایش ابعاد در راستای مقطع در تبدیل، از سرعت جریان کاسته می­شود. تحت جریان زیربحرانی و در شرایط جریان دائمی، کاهش سرعت جریان منجر به افزایش فشار آب و همچنین گرادیان فشار معکوس می­شود. که این موضوع، ناحیه جدایی جریان و حرکت گردابی آشفته را به وجود آورده و باعث تلفات انرژی در جریان می­شود. در این مطالعه، هیدرولیک جریان در امتداد تبدیل تدریجی عریض­شونده کانال­های مستطیلی به ذوزنقه­ای تحت جریان زیربحرانی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در کنار مطالعه آزمایشگاهی، شبیه­سازی عددی سه بعدی الگوی جریان با استفاده از نرم­افزار فلوئنت و مدل آشفتگی تنش رینولدز (RSM) انجام گرفته است. پروفیل­های سطح آب و سرعت جریان در مقاطع مختلف تبدیل به صورت آزمایشگاهی اندازه­گیری شده و با نتایج عددی مقایسه شده است که مقایسه این نتایج مطابقت خوبی را بین آنها نشان می­دهد. همچنین راندمان (بازدهی) تبدیل و ضریب تلفات انرژی در امتداد تبدیل به ازای اعداد فرود مختلف ورودی محاسبه شدند. نتایج نشان دادند که با افزایش عدد فرود جریان بالادست، راندمان تبدیل و ضریب تلفات انرژی به ترتیب کاهش و افزایش می­یابند. پس از صحت­سنجی مدل عددی، تاثیر عدد فرود ورودی بر نواحی جدایی جریان، جریان­های ثانویه ایجاد شده و تنش برشی بستر در امتداد تبدیل به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. از ابتدای تبدیل به سمت میانه تبدیل، تعداد نواحی چرخشی ناشی از جریان­های ثانویه افزایش یافته و با نزدیک شدن به انتهای تبدیل تعداد این نواحی کاهش می­یابند. همچنین با افزایش عدد فرود ورودی، تنش برشی بستر در امتداد تبدیل افزایش یافت.

کلیدواژه ها:

تبدیل مستطیلی به ذوزنقه ای ، هیدرولیک جریان ، راندمان تبدیل ، نواحی جدایی جریان ، جریان های ثانویه