در مطالعه ی حاضر، سطح آزاد و الگوی جریان عبوری از روی سرریزهای پلکانی، در نظام جریان غیر ریزشی با استفاده از نرم افزار فلوئنت و استفاده از شبیه های سطح آزاد VOF و Mixture و شبیه های آشفتگی k-ε Standard، k-ε RNG، k-ε Realizable و RSM شبیه سازی گردیده است. برای صحت سنجی شبیه عددی، از نتایج توزیع سرعت و غلظت به دست آمده از شبیه آزمایشگاهی آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه کوئینزلند استرالیا که در سال 2002الف به وسیله ی چانسون و تومبیز انجام گردیده، استفاده شده است. مقایسه دستاوردها نشان می دهد که نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی در دو روش VOF و Mixture با استفاده از شبیه های آشفتگی فوق، در تطابق مناسبی با یکدیگر و با نتایج آزمایشگاهی می باشند. بطور کلی، در توزیع غلظت، شبیه آشفتگی k-ε Standard برای بده های زیاد به نتایج بدتری می رسد، و برای بده های پایینتر مشابه سایر شبیه ها عمل می کند، ولی در توزیع سرعت شبیه آشفتگی k-ε Standard نتایج بهتری را ارائه می-دهد. الگوی جریان آب و هوای تشکیل شده در شبیه های Mixture و VOF یکسان می باشد، ولی زمان همگرایی شبیه Mixture در مقایسه با شبیه VOF کمتر و شبیه آشفتگی RSM داری بیشترین زمان همگرایی و شبیه آشفتگی k-ε Standard دارای کمترین زمان همگرایی در هر دو شبیه VOF و Mixture می باشد. همچنین، از بین روزنه های مختلف، روزنه ی غیر یکنواخت Tri pave بهترین نتایج را بدست می دهد.   تفاصيل المقالة

یکی از اهداف مهم علم مهندسی رودخانه، محافظت از سواحل رودخانه­ها از پدیده فرسایش ساحل خارجی آن­ها و جلوگیری از جابجا شدن مجرای اصلی آن­هاست. آبشکن از جمله سازه­های هیدرولیکی است که به منظور حفظ سواحل از فرسایش و تثبیت کناره­ها و افزایش عمق آب رودخانه کاربرد فراوانی دارد. با توجه به کاربرد گسترده این سازه، شناخت الگوی جریان اطراف آن از اهمیت فراوانی برخوردار است. از آنجا که الگوی جریان در این ناحیه پیچیده و دارای ماهیت سه­بعدی است، شبیه­سازی آن در این تحقیق به صورت سه بعدی انجام پذیرفت. شبیه­سازی جریان عبوری از آبشکن مستغرق توسط نرم­افزار FLOW-3D صورت گرفت. برای مدل­سازی سطح آزاد از روش VOF و برای شبیه­سازی آشفتگی­ از مدل RNG k-ε استفاده شد. بر اساس مقایسه نتایج حاصل از شبیه­سازی عددی در خصوص پارامترهای سرعت طولی و عمق جریان مشخص شد مدل عددی می‌تواند بخوبی عبور جریان از آبشکن مستغرق را شبیه‌سازی نماید. در ادامه اثر افزایش دبی بر پروفیل­های سرعت و سطح آزاد جریان بررسی شد. براساس نتایج بدست آمده با افزایش دبی سرعت ماکزیمم طولی در جلو دماغه و عمق جریان بالادست آبشکن افزایش ‌یافت. در دبی‌های کمتر آهنگ تغییرات بیشتر و در دبی‌های بالاتر آهنگ تغییرات ملایمتر ‌شد. همچنین نسبت عمق آب در بالادست به عمق آب در پایین دست نیز با افزایش دبی، افزایش ‌یافت. تفاصيل المقالة