مطالعه هیدرودینامیکی الگوی جریان آشفته در قوس رودخانه با استفاده از مدل عددی سه بعدی

Abstract

در این تحقیق، الگوی جریان آشفته در قوس 180 درجه رودخانه به صورت سه بعدی با بکار بردن معادلات کامل ناویر استوکس و استفاده از دو مدل آشفتگی k-e استاندارد و مدل k-w جهت مدل‌سازی تنش‌های رینولدز و بستن سیستم معادلات حاکم(معادلات رینولدز) با روش عددی استفاده شده است. حل معادلات به روش حجم محدود صورت گرفته است. برای صحت‌سنجی نتایج حاصله، از نتایج مدل آزمایشگاهی دانشگاه تربیت مدرس (MHL)¹ استفاده شده است. مقایسه نتایج حاصله نشان می دهد که هر دو مدل مزبور، الگوی کلی میدان جریان در قوس رودخانه را بخوبی مدل نموده و نتایج انطباق بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. دقت مدل k-wدر پیش بینی میدان جریان نسبت به مدل قبلی بالاتر بوده و این مدل بخوبی الگوی جریان ثانویه را در کل طول میدان پیش بینی می‌کند، در حالیکه مدل اول در پیش بینی جریان ثانویه دوم در خروجی قوس ناتوان است. بررسی توزیع تنش برشی در مرزهای صلب فلوم مورد مطالعه نشان می دهد که بخاطر تاثیرات ناشی از جریان ثانویه، مدل k-w بازه‌های محتمل وقوع آبشستگی و رسوبگذاری را بهتر از مدل قبلی پیش بینی کرده و احتمال وقوع دو چاله فرسایشی در هر دو نیمه کانال در حالت بستر متحرک وجود دارد.