مطالعه عددی اثر تغییر شیب کف کانال دایره‌ای در جریان فوق‌بحرانی در طول سرریز جانبی

Abstract

سرریزهای جانبی از مهمترین سازه­های هیدرولیکی محسوب می­شوند که به­صورت گسترده در سیستم­های انحراف جریان و شبکه­های زهکشی مورد استفاده قرار می­گیرند. همچنین کانال­های دایره­ای به­عنوان مجاری اصلی انتقال جریان در سیستم­های جمع‌آوری فاضلاب و شبکه­های آبیاری به­کار گرفته می­شوند. در این تحقیق، الگو و میدان جریان در کانال دایره­ای با سرریز جانبی در رژیم جریان فوق­بحرانی با استفاده از نرم­افزار فلوتری­دی شبیه­سازی شد. همچنین آشفتگی میدان جریان توسط مدل آشفتگی RNG k-e و تغییرات سطح آزاد با استفاده از روش VOF مدل­سازی گردید. در ابتدا نتایج مدل عددی با داده­های آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده و انطباق مناسبی بین نتایج حاصل از شبیه­سازی عددی و داده­های آزمایشگاهی حاصل شد. در عمل، کانال­های مورد استفاده در شبکه­های آبرسانی و سیستم­های جمع­آوری فاضلاب شیب­دار هستند، بنابراین اثرات تغییر شیب کف کانال دایره­ای بر روی مشخصات هیدرولیکی میدان جریان در امتداد سرریز جانبی نیز مورد بررسی قرار گرفت. با افزایش شیب کف کانال اصلی، سطح آزاد جریان در امتداد سرریز جانبی کاهش می­یابد. همچنین بر اساس نتایج شبیه­سازی، با افزایش شیب کف کانال دایره­ای، مقدار انرژی مخصوص افزایش می­یابد.