مطالعه هیدرولیک جریان در تبدیلهای تدریجی عریض شونده در کانالهای روباز
نویسندگان
1 مؤسسه غیرانتفاعی میرداماد، گرگان
2 دانشکده مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
3 گروه مهندسی عمران،دانشکده مهندسی،دانشگله رازی،کرمانشاه
doi
10.22034/ceej.2019.9294چکیده
تبدیلها به طور معمول هم در کانالهای باز مهندسی و هم در کانالهای طبیعی کاربرد دارند. با افزایش ابعاد در راستای مقطع در تبدیل، از سرعت جریان کاسته میشود. تحت جریان زیربحرانی و در شرایط جریان دائمی، کاهش سرعت جریان منجر به افزایش فشار آب و همچنین گرادیان فشار معکوس میشود. که این موضوع، ناحیه جدایی جریان و حرکت گردابی آشفته را به وجود آورده و باعث تلفات انرژی در جریان میشود. در این مطالعه، هیدرولیک جریان در امتداد تبدیل تدریجی عریضشونده کانالهای مستطیلی به ذوزنقهای تحت جریان زیربحرانی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در کنار مطالعه آزمایشگاهی، شبیهسازی عددی سه بعدی الگوی جریان با استفاده از نرمافزار فلوئنت و مدل آشفتگی تنش رینولدز (RSM) انجام گرفته است. پروفیلهای سطح آب و سرعت جریان در مقاطع مختلف تبدیل به صورت آزمایشگاهی اندازهگیری شده و با نتایج عددی مقایسه شده است که مقایسه این نتایج مطابقت خوبی را بین آنها نشان میدهد. همچنین راندمان (بازدهی) تبدیل و ضریب تلفات انرژی در امتداد تبدیل به ازای اعداد فرود مختلف ورودی محاسبه شدند. نتایج نشان دادند که با افزایش عدد فرود جریان بالادست، راندمان تبدیل و ضریب تلفات انرژی به ترتیب کاهش و افزایش مییابند. پس از صحتسنجی مدل عددی، تأثیر عدد فرود ورودی بر نواحی جدایی جریان، جریانهای ثانویه ایجاد شده و تنش برشی بستر در امتداد تبدیل به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. از ابتدای تبدیل به سمت میانه تبدیل، تعداد نواحی چرخشی ناشی از جریانهای ثانویه افزایش یافته و با نزدیک شدن به انتهای تبدیل تعداد این نواحی کاهش مییابند. همچنین با افزایش عدد فرود ورودی، تنش برشی بستر در امتداد تبدیل افزایش یافت.
