نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی دانشگاه لرستان
2 استادیار بخش مهندسی آب دانشگاه لرستان
3 دانشگاه لرستان
چکیده
مدلسازی خصوصیات جریان در کانالهای مرکب یکی از مهمترین مسائل مهندسی هیدرولیک است. از مهمترین پارامترهای جریان در کانالهای مرکب نیز میتوان به تنش برشی ظاهری اشاره کرد که در اثر اختلاف سرعت جریان در کانال اصلی و سیلابدشتها در محل اتصال کانال اصلی به سیلابدشتها بهوجود میآید. تنش برشی ظاهری باعث ایجاد آشفتگی و گردابههای سهبعدی در مرز کانال اصلی و سیلابدشتها میشود. اختلاف بین زبری کانال اصلی و سیلابدشتها نیز یکی دیگر از عوامل تشدیدکنندۀ تنش برشی ظاهری در مرز بین زیر مقاطع کانال مرکب است. در این تحقیق، خصوصیات جریان در کانال مرکب منشوری با زبری ناهمگن با استفاده از مدلسازی فیزیکی و عددی بررسی شده است. مدلسازی فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تهران و مدلسازی عددی آن با استفاده از نرمافزار دینامیک سیالاتی محاسباتی Flow 3Dانجام گرفته است. نتایج هر دو مدلسازی نشان میدهد که افزایش زبری سیلابدشتها موجب کاهش سرعت متوسط عمقی و نیز تشدید گرادیان تنش برشی مرزی جریان در محل اتصال مقطع اصلی و سیلابدشتها میشود. همچنین، بررسی نتایج مدلسازی عددی نشان میدهد که نرمافزار Flow 3D دارای دقت مناسب برای پیشبینی خصوصیات جریان در کانال مرکب با زبری ناهمگن است. ارزیابی عملکرد مدلهای آشفتگی موجود در نرمافزار نیز نشان میدهد که مدل آشفتگی RNG، نسبت به سایر مدلهای آشفتگی، بهدلیل مدلسازی بهتر گردابهها در محل اتصال کانال اصلی و سیلابدشتها در مدلسازی خصوصیات جریان در کانال مرکب دارای عملکرد بهتری است.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Physical and Numerical Modeling of Flow Properties in Prismatic Compound Open Channel with Heterogeneous Roughness
چکیده [English]
Modeling of flow through the compound open channel is one of the main problems in the field of hydraulic engineering. One of the main parameter related to the flow properties in the compound open channel is Shear Stress. The shear stress is because of difference of velocities between the main channel and floodplains. The Shear Stress causes of turbulence and vortex creation on the border of main channel and floodplains. The difference between the roughness of main channel and floodplains intensities the shear stress in the border zone. In this investigation using the physical and numerical modeling the flow properties in the heterogeneous roughness prismatic compound open channel was studied. The study was carried out in the hydraulic laboratory of Tehran University and numerical modeling was conducted using the Flow 3D as famous computational fluid dynamic (CFD) tool. The results indicated that the Flow 3D software has high ability for modeling the flow characteristics in heterogeneous roughness prismatic compound open channel and the RNG turbulence mode is suitable for modeling the vortex on the border of both sections.
Keywords: Compound Open Channel, Flow 3D, Heterogeneous Roughness, Shear Stress.
کلیدواژهها [English]
- Compound Open Channel
- Flow 3D
- Heterogeneous Roughness
- Shear Stress