بررسی عددی اثر دبی بر الگوی جریان حول آبشکن ساده مستغرق در کانال رو باز

Abstract

یکی از اهداف مهم علم مهندسی رودخانه، محافظت از سواحل رودخانه­ها از پدیده فرسایش ساحل خارجی آن­ها و جلوگیری از جابجا شدن مجرای اصلی آن­هاست. آبشکن از جمله سازه­های هیدرولیکی است که به منظور حفظ سواحل از فرسایش و تثبیت کناره­ها و افزایش عمق آب رودخانه کاربرد فراوانی دارد. با توجه به کاربرد گسترده این سازه، شناخت الگوی جریان اطراف آن از اهمیت فراوانی برخوردار است. از آنجا که الگوی جریان در این ناحیه پیچیده و دارای ماهیت سه­بعدی است، شبیه­سازی آن در این تحقیق به صورت سه بعدی انجام پذیرفت. شبیه­سازی جریان عبوری از آبشکن مستغرق توسط نرم­افزار FLOW-3D صورت گرفت. برای مدل­سازی سطح آزاد از روش VOF و برای شبیه­سازی آشفتگی­ از مدل RNG k-ε استفاده شد. بر اساس مقایسه نتایج حاصل از شبیه­سازی عددی در خصوص پارامترهای سرعت طولی و عمق جریان مشخص شد مدل عددی می‌تواند بخوبی عبور جریان از آبشکن مستغرق را شبیه‌سازی نماید. در ادامه اثر افزایش دبی بر پروفیل­های سرعت و سطح آزاد جریان بررسی شد. براساس نتایج بدست آمده با افزایش دبی سرعت ماکزیمم طولی در جلو دماغه و عمق جریان بالادست آبشکن افزایش ‌یافت. در دبی‌های کمتر آهنگ تغییرات بیشتر و در دبی‌های بالاتر آهنگ تغییرات ملایمتر ‌شد. همچنین نسبت عمق آب در بالادست به عمق آب در پایین دست نیز با افزایش دبی، افزایش ‌یافت.