شبیه سازی عددی الگوی جریان بر میزان توسعه یافتگی نهر قوسی با استفاده از شبیهDelft-3D

Abstract

جریان در خم رودخانه کاملا سه بعدی، پیچیده و وابسته به نسبت شعاع انحنای مرکزی به عرض رودخانه می باشد . مطالعات انجام شده در مورد نهر های قوسی با توسعه یافتگی مختلف رفتار متفاوتی را در الگوی جریان نشان می دهند. بدین منظور، با اجرای شبیه سه بعدی به وسیله ی برنامه ی عددی Delft-3D، دو نهر قوسی 90 درجه با نسبت شعاع انحنای مرکزی به عرض (R/B) 4 و 3 جهت شبیه سازی انتخاب گردیدند. دیواره های نهر صلب با بستر زبر غیر قابل فرسایش، و d50 برابر با 1.28 میلیمتر در نظر گرفته شد. شبیه اغتشاشی جهت تخمین الگوی جریان غالب سه بعدی در قوس انتخاب گردید. خروجی های شبیه شامل الگوی جریان در ترازهای مختلف، بزرگی سرعت، نیمرخ سرعت عرضی و طولی، قدرت جریان ثانویه و تنش برشی بستر می باشند.به منظور صحت سنجی نتایج از شبیه آزمایشگاهی با شرایط مشابه استفاده شده که در مقایسه با نتایج عددی تطابق خوبی را نشان می دهند.خروجیهای شبیه نشان می دهند که هر چه نسبت شعاع انحنای مرکزی به عرض قوس کمتر باشد، به عبارتی قوس دارای توسعه یافتگی کمتری باشد، قدرت جریان ثانویه بیشتر شده و خطوط جریان طولی نیز اثرات شدیدتری را بر الگوی جریان خواهند گذاشت. همچنین، با افزایش نسبت توسعه یافتگی قوس، بزرگی سرعت در مجاورت جداره ها افزایش می یابد، ولی از زاویه ی برخورد خطوط جریان به جداره ی خارجی قوس، که یکی از عوامل اصلی جدایی ذرات رسوبی از دیواره ها و فرسایش می باشد، کاسته می شود .