شبیه‌سازی عددی اثر زاویه‌ی برخورد و نسبت بده‌ بر ابعاد ناحیه‌ی جدایی جریان در تقاطع نهر‌های روباز

الموضوعات :

سعید گوهری ¹ (استادیار گروه مهندسی آبیاری و زه کشی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان)

تاريخ الإرسال : 24 الأحد , شوال, 1436 تاريخ التأكيد : 24 الأحد , شوال, 1436 تاريخ الإصدار : 02 الثلاثاء , رجب, 1436

الکلمات المفتاحية: ناحیه‌ی جدایی جریان, زاویه‌ی تقاطع, نسبت بده, شبیه حجم سیال, شبیه فلوئنت,

ملخص المقالة :

برخورد دو جریان با یکدیگر می‌تواند باعث ایجاد جریان پیچیده ترکیبی شده که با شتاب به سمت پایین‌دست حرکت می‌کند. با برخورد دو جریان، ناحیه­ی جدایی جریان در محل تقاطع در نهر اصلی به وجود می‌آید. ناحیه­ی جدایی به دلیل کاهش سرعت طولی جریان و افزایش توان رسوب گذاری از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق با بهره­گیری از نرم­افزار فلوئنت با شبیه آشفتگی RSM و روشVOF، جریان متقاطع در نهر‌های مستطیلی شبیه‌سازی شده و تأثیر زاویه­ی اتصال نهر فرعی به نهر اصلی در زوایای30، 45، 60 و 90 درجه بر ابعاد ناحیه­ی جدایی جریان مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، تأثیر نسبت بده­ی جریان بر ابعاد ناحیه­ی جدایی مطالعه شده است. مقایسه­ی مقادیر سرعت عددی و آزمایشگاهی نشان می­دهد که شبیه بطور متوسط با دقت 4 درصد مقادیر آزمایشگاهی را شبیه سازی کرده است. با کاهش زاویه­ی تقاطع، ابعاد ناحیه­ی جدایی جریان کاهش یافته، و با افزایش ناحیه زاویه­ی تقاطع نیز ابعاد ناحیه­ی جدایی جریان افزایش می‌یابد. بیشترین ابعاد ناحیه­ی جدایی حدود 50 درصد عرض نهر اصلی بوده که در زاویه­ی تقاطع 90 درجه رخ می­دهد، و کمترین ابعاد ناحیه­ی جدایی نزدیک به صفر بوده و در زاویه­ی تقاطع 30 درجه رخ می‌دهد.  تغییرات نسبت بده­ی تأثیر زیادی بر شکل‌گیری و ابعاد ناحیه­ی جدایی دارند و با کاهش نسبت بده، ناحیه­ی جدایی جریان نیز به تدریج ناپدید می‌شود. با کاهش همزمان زاویه­ی برخورد دو جریان و نسبت بده، ابعاد ناحیه جدایی کاهش یافته، و می‌توان مشکلات ناشی از برخورد دو جریان را کاهش داد.

المصادر:

1. قبادیان، ر، م. شفاعی بجستان و آ، آذری. 1387. بررسی تاثیر زاویه اتصال بر الگوی فرسایش و رسوب گذاری در محل تلاقی رود با استفاده از شبیه فیزیکی. مجله پژوهش کشاورزی (آب خاک و گیاه در کشاورزی)، (5)8: 107-122.


2. بغلانی، ع. 1390. شبیه سازی فرسایش و انتقال رسوب در محل تلاقی آبراهه ها با استفاده از روش حجم­های محدود. فصلنامه مهندسی منابع آب ایران. 4(10): 12-1.
   
   
   1. Best, J.L., and I. Reid. 1984. Separation zone at open-channel Junctions. J Hydraul. Eng, ASCE 110: 1588-1594.
   
   
   2. Bonakdari, H., K.G., Lipeme. and X. Wang, 2011. Experimental validation of CFD modeling of multiphase flow through open channel confluence, 2176-2183. World Environ and Water Resour. Congress, ASCE, California, United States.
   
   
   3. FLUENT 6.3 User's Guide. 2006. Fluent Incorporated, Lebanon, N.H.
   
   
   4. Goudarzizadeh, R., S. H., Mousavi Jahromi, and N. Hedayat., 2010. Simulation of 3D flow using numerical model at open-channel confluences, World Acad Sci, Engin. Technol. 47: 650-655.
   
   
   5. Hsu, C.C., F.S., Wu, and W.J. Lee, 1998. Flow at 90° equal-width open channel junction, J. Hydr. Eng. ASCE 124:186-191.
   
   
   6. Huang, J., Y. G., Lai, and J. L. Weber, 2002. Three-dimensional numerical study of flows in open channel Junctions, J. Hydraul. Eng, ASCE, 128: 268-280.
   
   
   7. Li, C.W., and C., Zeng, 2008. 3D Numerical modelling of flow divisions at open channel junctions with or without vegetation. Adv. Water Resour. 32:49–60.
   
   
   8. Ramamurthy, A. S., Q., Junying, and V., Diep, 2009. Closure to numerical and experimental study of dividing open-channel flows, J. Hydraul. Eng. ASCE 135:12. 1112-1113
   
   
   9. Weber, L.J., E.D., Shumate, and N. Mawer, 2001. Experiments on flow at a 90° open-channel junction. J. Hydr. Eng. 127: 340-350.
   
   
   10. Xiekang, W., W., Xianye, L.U., Weizhen, and LI.U. Tonghuan, 2007. Experimental study on flow behavior at open channel confluences, front. Archit. Civ. Eng. China 12: 211–216.