«یادداشت تحقیقاتی» مدل‌سازی عددی دو بعدی امواج غلتان روی شوت‌ها و بررسی عوامل مؤثر بر تشکیل آنها

Abstract

امواج غلتان با ایجاد ناپایداری‌ها و رفتار آشفته در کانال‌ها و شوت‌ها، سازه‌ هیدرولیکی و سازه‌های مستهلک کننده‌ی انرژی پایین‌دست آن را تحت تأثیر قرار می‌دهند. تحقیق حاضر با هدف ارائه‌ی مدل عددی برای مدل‌سازی امواج غلتان در رژیم آشفته و تحلیل شرایط شکل‌گیری امواج غلتان در سطح آزاد جریان و عوامل مؤثر بر آن انجام شده است. معادلات حاکم در مدل عددی حاضر، معادلات ناویر استوکس متوسط گیری شده در عمق هستند که با استفاده از روش حجم محدود منقطع سازی شده‌اند. در تحقیق حاضر، از روش HLLC برای مدل‌سازی استفاده شده است. سپس به منظور افزایش دقت، روش TVD-WAF که دارای دقت مرتبه دوم در مکان و زمان می‌باشد، انتخاب شده است. به منظور مدل‌سازی آشفتگی، مدل k- e استاندارد انتخاب شده است. نتایج حاصل از مدل عددی حاضر با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی موجود مقایسه شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که اعمال اغتشاش منظم در ورودی کانال می‌تواند باعث ایجاد امواج غلتان متناوب شود و دامنه و دوره‌ی تناوب این امواج غلتان متناوب به دامنه‌ی اغتشاش اعمال شده در ورودی کانال بستگی ندارد. اما هرچه دامنه‌ی اغتشاش اعمال شده درصد بزرگتری از عمق نرمال باشد، فاصله‌ی تشکیل امواج غلتان از ابتدای کانال کوتاهتر شده و امواج سریعتر تکامل می‌یابند. به علاوه تحلیل و مقایسه نتایج نشان‌دهنده تأثیر عدد فرود در شکل‌گیری و تکامل امواج غلتان است.