شبیه سازی سه بعدی تنش برشی در کانال مرکب مستطیلی با استفاده از مدل عددی Ansys Fluent

Abstract

<strong>پیش‌بینی تنش ﺑﺮﺷﻲ در ﻛﺎﻧﺎلﻫﺎی روﺑﺎز در ﺑﺴﻴﺎری از ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ مانند ﻃﺮاﺣﻲ ﻛﺎﻧﺎلﻫﺎی ﭘﺎﻳﺪار، محاسبۀ اﻓﺖ اﻧﺮژی و رﺳﻮب‌گذاری در ﻛﺎﻧﺎلﻫﺎ بااﻫﻤﻴﺖ است. در مواقع سیلابی، به­دﻟﻴﻞ ﺗﻔﺎوت ﻋﻤﻖ ﺟﺮﻳﺎن ﺑﻴﻦ ﻛﺎﻧﺎل اﺻﻠﻲ و دﺷﺖﻫﺎی ﺳﻴﻼﺑﻲ اﻃﺮاف، ﺳﺮﻋﺖ ﺟﺮﻳﺎن ﻧﻴﺰ ﻣﺘﻔﺎوت است و ﻣﺘﻌﺎﻗﺒﺎً ﻣﻴﺰان ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ و ﺗﻮزﻳﻊ آن به شکلی چشمگیر ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻲکند. در تحقیق حاضر، کارایی مدل عددی سه­بعدی</strong><strong>Ansys Fluent </strong><strong> در شبیه</strong><strong>­</strong><strong>سازی پارامترهای مختلف هیدرولیکی برای کانال مرکب مستطیلی با بسترهای صاف و زبر بررسی شده است. مدل آشفتگی و شبکۀ مش­بندی به کمک نتایج حاصل از مدل آزمایشگاهی و مدل عددی صحت‌سنجی و سناریوهای مختلف به کمک مدل عددی مذکور شبیه­سازی شد. مقایسۀ مقادیر تنش ­برشی نشان می­دهد که با کاهش عمق در دشت­های سیلابی، میزان و درصد تنش ­برشی در دشت­های سیلابی افزایش و در کانال اصلی کاهش می­یابد و با افزایش زبری، میزان تنش ­برشی افزایش می­یابد. نتایج بررسی­ها همچنین بیانگر این نکته است که با افزایش دبی قدرت جریان افزایش می­یابد و در محل تلاقی دشت­های سیلابی و کانال اصلی سرعت بیشتر است و گردابه‌هایی در این محل تشکیل می­شود. نتایج این تحقیق می­تواند در طراحی کانال های پایدار</strong><strong>به­خصوص در محل تلاقی کانال اصلی و دشت­های سیلابی نقش بسزایی داشته باشد.</strong>