شبیه سازی عددی و مقایسه ی خصوصیات جریان در قوس های روباز 180 درجه ی ی یکنواخت و واگرا با استفاده از نتایج مدل فیزیکی

Abstract

<strong> کمتر رودخان های در طبیعت یافت می­شود که به صورت مستقیم جریان داشته باشد و اغلب به صورت مئاندری هستند. الگوی جریان در رودخانه­های مئاندری بسیار پیچیده بوده و مکانیک جریان در قوس رودخانه خصوصیات ویژه­ای دارد که در مسیرهای مستقیم دیده نمی­شود. مدل­های عددی برای پیش­بینی میدان جریان در این قبیل موارد به عنوان یک وسیله ی مؤثر همواره مورد استفاده قرار می­گیرند. از انجا که در طبیعت همه ی قوس­ها به صورت یکنواخت مشاهده نمی­شود، در این تحقیق از مدل عددی سه بعدی </strong><strong>SSIIM</strong><strong> برای شبیه­سازی دو قوس 180 درجه ی یکنواخت (پهنای 6/0متر) و واگرا (پهنای 6/0 به 75/0 متر) استفاده شد. خصوصیات جریان از جمله پروفیل­های طولی، قائم و عرضی سرعت، خطوط جریان، جریان های اصلی و ثانویه، شیب طولی و تنش برشی بستر در دو قوس مورد مقایسه قرار گرفت. صحت­سنجی مدل عددی با داده های اندازه­گیری شده در قوس 180 درجه ی یکنواخت نشان داد که مدل به خوبی میدان جریان در قوس یکنواخت را شبیه­سازی می­کند. نتایج این تحقیق نشان داد که مسیر سرعت حداکثر در صفحه ی نزدیک سطح آب در حدود زاویه ی 50 درجه ی خط مرکزی کانال را در قوس واگرا قطع می­کند؛ در حالی که این اتفاق در زاویه ی حدود 55 در جه در قوس یکنواخت رخ می­دهد. خط حداکثر سرعت در کانال واگرا در حدود زاویه ی 80 تا 85 درجه ی با جدار خارجی قوس مماس می­گردد اما این امر در کانال یکنواخت در حدود زاویه ی بین 90 تا 100 درجه ی رخ می­دهد. هم­چنین تغییرات سطح آب برای کانال یکنواخت روندی کاهشی (شیب طولی منفی) و برای کانال واگرا روندی افزایشی (شیب طولی مثبت) دارد. به دلیل کوچکتر بودن مؤلفه ی سرعت طولی قوس واگرا نسبت به یکنواخت، ماکزیمم قدرت جریان حلزونی در قوس یکنواخت به میزان 55/10 درصد کمتر از قوس واگرا می­باشد؛ علاوه بر این، یک سلول چرخشی در خلاف جهت گردش جریان ثانویه در مقطع 135 درجه ی هر دو قوس مشاهده شد.</strong>