بررسی عددی تأثیر مانع ذوزنقه‌ای شکل در اختلاط جریان گل‌آلود

Abstract

جریان‌های گل‌آلود، جریان‌های ثقلی هستند که اختلاف چگالی یا اختلاف وزن واحد حجم بین دو سیال بواسطه رسوبات معلق می‌باشد. به واسطه فراوانی این جریان‌ها در طبیعت، شناخت و بررسی خصوصیات و عوامل مؤثر بر آن امری ضروری و اجتناب نا‌پذیر می‌باشد. ایجاد مانع در مسیر جریان غلیظ می‌تواند بر روی مشخصات جریان چگال از جمله میزان اختلاط و چگالی جریان تأثیر داشته باشد. در این مقاله، با استفاده از نرم‌افزار Flow-3D به بررسی تأثیر مانع ذوزنقه‌ای شکل در ویژگی‌های جریان گل‌آلود به خصوص میزان اختلاط آن، پرداخته شده است. به منظور صحت‌سنجی، نتایج مدل عددی حاضر با نتایج کار آزمایشگاهی ناجی ابهری و همکاران (1394) مقایسه گردید. بررسی نتایج نشان دهنده آن است که قرار‌گیری مانع ذوزنقه‌ای سبب افزایش مقدار انرژی آشفتگی به میزان حدود 1000 درصد، نسبت به حالت بدون مانع می‌گردد. نمودار تغییرات چگالی در عمق برای کانال با‌مانع و بدون مانع، حاکی از آن بود که چگالی جریان عبوری در حالت با مانع کمتر از حالت بدون مانع می-باشد. همچنین با افزایش یک درصدی میزان ارتفاع مانع ذوزنقه ای، به طور میانگین 2 درصد انرژی آشفتگی افزایش می‌یابد و با افزایش یک درصد زاویه ورودی مانع، متوسط 36/1 درصد افزایش انرژی آشفتگی را در پی دارد. بررسی نتایج حاصل از شبیه-سازی انجام شده با سرعت‌های مختلف بیانگر آن بود که با افزایش یک درصدی سرعت ورودی جریان آب زلال، به طور میانگین میزان انرژی آشفتگی 9/2 درصد افزایش می‌یابد.