کاربرد شبیه آشفتگی مرسوم و روش جزء حجم سیال (VOF) در پیش بینی نیمرخهای سطح آب در پرش آبی بر روی بسترهای موجدار سه گوشه ای

Abstract

یکی از مهمترین پدیده­هایآبی در جریانهای نهرهای باز پرشآبی آبی می­باشد که به طرز گسترده ای مورد تحقیق قرار گرفته است. زمانی که حالت جریان از حالت فوق بحرانی به زیر بحرانی تغییر می­کند، در فاصله­ی کوتاهی از جریان، رقوم سطح آب افزایش می یابد، که این افزایش همراه با تشکیل غلطابهای آشفتگی می باشد. این پدیده، اصطلاحا پرش آبیآبی نامیده می شود. بررسی محققین نشان می­دهد که بسترهای موجدار و زبر در کاهش عمق ثانویه و طول پرش آبیآبی موثر می­باشند. در این تحقیق با استفاده از شبیه­های آشفتگی مختلف ( معیار و RNG) و (از نوع SST) و با به کارگیری نرم افزار پویایی محاسباتی فلوئنت، پرش آبیآبی بر روی بستر موجدار مثلثی شکل به صورت دو بعدی شبیه سازی شد. ضمنا، سطح آزاد جریان با روش جزء حجم سیال VOF تعیین گردید. در شبیه سازی عددی، پرش ایجاد شده در یک نهر مستطیلی با بستر موجدار مثلثی و بلافاصله بعد از دریچه و در محدوده­ی اعداد فرود 3 تا 5/7 می­باشد. نتایج عددی نشان دادند که شبیه آشفتگی مرسوم، و روش جزء حجم سیال VOF، برای پیش­بینی نیمرخهای سطح آب در پرش آبیآبی بر بستر موجدار مثلثی شکل مناسب بوده، و خطای مقادیر سطح آب به دست آمده از شبیه­­های عددی و اندازه­گیری شده مابین 3 تا 7 درصد است. نتایج همچنین نشان دادند که عمق پایاب روی بستر موجدار مثلثی شکل نسبت به بستر صاف (در شرایط آبی یکسان) بطور متوسط 8/34 درصد کوچکتر است. در این تحقیق مشاهده گردید که کارمایه­ی جنبشی اغتشاشی(K) با فاصله گرفتن از پنجه­ی پرش و به سمت پایین دست کاهش می­یافت. ضمنا بیشترین تنش برشی بستردر ابتدای پرش دیده شد.