«یادداشت تحقیقاتی» بررسی عددی اثر نسبت شعاع انحنا به عرض بر الگوی جریان در قوس 90 درجه

Abstract

الگوی جریان در رودخانه‌ها پس از ورود به قوس به شکل مارپیچی بوده و دارای ماهیت کاملاً سه‌بعدی و توأم با آشفتگی زیاد است. با توجه به اهمیت بالای بررسی چنین جریانی، در تحقیق حاضر ابتدا الگوی جریان در یک کانال دارای قوس 90 درجه با بستر صلب که نسبت شعاع به عرض آن برابر 4 است، با استفاده از نرم‌افزار FLOW-3D شبیه‌سازی شد. از روش حجم سیال برای شبیه‌سازی سطح آزاد و از مدل آشفتگی RNG ¹برای بستن معادلات ناویر استوکس استفاده شده است. نتایج بدست آمده تطابق مناسبی با نتایج آزمایشگاهی نشان دادند. سپس در ادامه، به منظور بررسی نسبت شعاع به عرض بر الگوی جریان، از کانال‌هایی با نسبت های شعاع به عرض 2، 3، 4 و 5 استفاده شد. بر اساس نتایج بدست آمده در خصوص سرعت طولی جریان، در ابتدای قوس بطور کلی برای تمام نسبت‌های شعاع به عرض، سرعت بیشینه در نزدیکی جداره داخلی رخ می‌دهد. به سمت انتهای قوس، برای حالت نسبت شعاع به عرض برابر 2 (تندترین قوس)، سرعت بیشینه در مقطع همچنان در نواحی نزدیک جداره داخلی اتفاق افتاده، اما برای سایر نسبت‌های شعاع به عرض محل وقوع سرعت بیشینه به نواحی نزدیک جداره خارجی منتقل می‌شود. در خصوص سطح آزاد با کاهش نسبت شعاع به عرض (تندتر شدن قوس) شیب جانبی افزایش می‌یابد.