شبیه‌سازی عددی اثر زاویه‌ی برخورد و نسبت بده‌ بر ابعاد ناحیه‌ی جدایی جریان در تقاطع نهر‌های روباز

Abstract

برخورد دو جریان با یکدیگر می‌تواند باعث ایجاد جریان پیچیده ترکیبی شده که با شتاب به سمت پایین‌دست حرکت می‌کند. با برخورد دو جریان، ناحیه­ی جدایی جریان در محل تقاطع در نهر اصلی به وجود می‌آید. ناحیه­ی جدایی به دلیل کاهش سرعت طولی جریان و افزایش توان رسوب گذاری از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق با بهره­گیری از نرم­افزار فلوئنت با شبیه آشفتگی RSM و روشVOF، جریان متقاطع در نهر‌های مستطیلی شبیه‌سازی شده و تأثیر زاویه­ی اتصال نهر فرعی به نهر اصلی در زوایای30، 45، 60 و 90 درجه بر ابعاد ناحیه­ی جدایی جریان مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، تأثیر نسبت بده­ی جریان بر ابعاد ناحیه­ی جدایی مطالعه شده است. مقایسه­ی مقادیر سرعت عددی و آزمایشگاهی نشان می­دهد که شبیه بطور متوسط با دقت 4 درصد مقادیر آزمایشگاهی را شبیه سازی کرده است. با کاهش زاویه­ی تقاطع، ابعاد ناحیه­ی جدایی جریان کاهش یافته، و با افزایش ناحیه زاویه­ی تقاطع نیز ابعاد ناحیه­ی جدایی جریان افزایش می‌یابد. بیشترین ابعاد ناحیه­ی جدایی حدود 50 درصد عرض نهر اصلی بوده که در زاویه­ی تقاطع 90 درجه رخ می­دهد، و کمترین ابعاد ناحیه­ی جدایی نزدیک به صفر بوده و در زاویه­ی تقاطع 30 درجه رخ می‌دهد. تغییرات نسبت بده­ی تأثیر زیادی بر شکل‌گیری و ابعاد ناحیه­ی جدایی دارند و با کاهش نسبت بده، ناحیه­ی جدایی جریان نیز به تدریج ناپدید می‌شود. با کاهش همزمان زاویه­ی برخورد دو جریان و نسبت بده، ابعاد ناحیه جدایی کاهش یافته، و می‌توان مشکلات ناشی از برخورد دو جریان را کاهش داد.