فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

چکیده: لوله‌های نیمه‌پر اگرچه مشابه کانال‌ها و رودخانه‌ها دارای سطح آزاد آب هستند اما به دلیل هندسه کف، پیچیدگی‌های بیشتری دارند. این مقاطع در مجاری فاضلاب و نیز کالورت‌های زیرگذر جاده‌ای به فراوانی مشاهده می‌شوند. در مجاری فاضلابرو، برای اطمینان از عدم وقوع پدیده رسوبگذاری، باید الگوی جریان و یا مقادیر حداقل سرعت بر اساس قطر ذرات رسوب ورودی مشخص باشند. در کالورت‌های لوله‌ای هم که ماهی از درون آنها عبور می‌کند، برای راحتی تردد ماهی‌ها، باید سرعت‌های جریان در حدمشخصی کم باشد. بنابراین لازم است محدوده سرعت‌های کم جریان در مجاری فاضلاب و کالورت‌ها تعیین شود. برای شبیه‌سازی توزیع سرعت در مجاری دایره‌ای، تاکنون از نرم‌افزارهای سه‌بعدی دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. این مدل‌ها با محدودیت‌های مهمی مثل پیچیدگی روش حل و زمان طولانی اجرای مدل مواجه هستند. در این تحقیق از ایده جدید کاربرد مدل‌ ریاضی شبه‌دوبعدی Shiono and Knight برای حل جریان در لوله‌های نیمه‌پر استفاده شده است. ابتدا به کمک داده‌های آزمایشگاهی Knight and Sterling (2000)، ضرایب این مدل (ضریب اصطکاک دارسی-ویسباخ، ضریب لزجت گردابه‌ای و ضریب جریان‌های ثانویه) واسنجی شده و سپس برای شبیه‌سازی توزیع عرضی سرعت مورد استفاده قرار گرفت. نتایج کاربرد این مدل به ازاء عمق‌های مختلف جریان نشان داد که پروفیل‌های عرضی سرعت محاسباتی با پروفیل‌های اندازه‌گیری شده در لوله مطابقت مناسبی داشته و مقادیر سرعت‌های حداقل، حداکثر و متوسط را به‌خوبی برآورد نموده است. حداکثر خطای مطلق دبی جریان محاسباتی حدود 7/5 درصد و متوسط خطای مطلق نیز حدود 6/3 درصد می‌باشد.