بررسی عددی اثرات ارتفاع تاج روزنه‌ی جانبی مستطیلی لبه تیز بر الگو و مشخصات جریان در اطراف روزنه جانبی

Abstract

روزنه‌های جانبی از جمله سازه‌های انحراف جریان محسوب می‌شوند که بطور گسترده در مهندسی هیدرولیک و مهندسی محیط زیست مورد استفاده قرار می‌گیرند. بررسی مشخصات و الگوی جریان عبوری از آنها از قبیل نحوه توزیع مولفه های مختلف سرعت و سطح آزاد جریان در مجاورت روزنه جانبی از اهمیت زیادی برخوردار است. در مطالعه حاضر جریان عبوری از روزنه‌ی جانبی لبه تیز مستطیلی واقع در دیوار جانبی کانال باز با استفاده از نرم‌افزار FLOW-3Dو مدل آشفتگیRNG k- شبیه‌سازی شده است. در این مطالعه، ابتدا نتایج دبی عبوری از روزنه‌ی جانبی و الگوی جریان در اطراف آن در مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار می‌گیرد و سپس اثرات ارتفاع تاج روزنه‌ی جانبی بر توزیع مولفه‌های مختلف سرعت و سطح آزاد جریان در مجاورت روزنه‌ی جانبی در کانال اصلی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد در مدل‌های شبیه‌سازی شده با ارتفاع تاج‌های متفاوت، ماکزیمم و مینیمم سرعت طولی به ترتیب در ابتدا و انتهای روزنه‌ی جانبی رخ می‌دهد. با کاهش ارتفاع تاج روزنه، ماکزیمم و مینیمم سرعت طولی به ترتیب افزایش و کاهش می‌یابد. باکاهش ارتفاع تاج روزنه‌ جانبی، ماکزیمم سرعت جانبی در طول روزنه افزایش می‌یابد، که نشان می‌دهد با کاهش ارتفاع تاج، دبی عبوری از روزنه افزایش می‌یابد. همچنین در خصوص سطح آزاد جریان، در حالتی که ارتفاع تاج روزنه پایین می باشد تغییرات سطح آزاد جریان ناچیز می‌باشد. اما با افزایش ارتفاع تاج روزنه، تغییرات قابل توجهی در سطح آزاد جریان در اطراف روزنه‌ی جانبی رخ می‌دهد.