بررسی الگوی جریان در کانال های دارای قوس 180 درجه با پهنای متغیر

مطالعه و شبیهسازی هیدرولیک جریان و رسوب در قوسها به روشهای مختلف از دیرباز مورد توجه مهندسین علم هیدرولیک و مهندسی رودخانه بوده است. مکانیک جریان در قوس کانالها بسیار پیچیده است، لذا مدلهای عددی دینامیک سیالات که امروزه رقیب مناسبی برای مشاهدات آزمایشگاهی به حساب میآیند، میتوانند به عنوان ابزاری کارآمد در پیشبینی چنین میدان جریانی بسیار مفید باشند. فرسایش به وجود آمده در قوس به دلیل وجود جریان حلزونی، میتواند منجر به تغییر در عرض قوس گردد. بنابراین مطالعه نحوه رفتار آب و الگوی جریان در قوسهای با پهنای متغیر ضروری به نظر میرسد. در این تحقیق ابتدا مدل عددی با استفاده از نتایج اندازهگیری روی یک قوسU شکل یکنواخت با پهنای 0/6 متر صحتسنجی شد و سپس دو قوسU شکل مشابه ولی واگرا و همگرا، و با عرضهای متغیر 0/6 به 0/75m و 0/6 به 0/45m توسط مدل عددی سه بعدیSSIIM شبیهسازی شد. نتایج صحتسنجی نشان داد که مدل میتواند به خوبی میدان جریان در قوس یکنواخت را شبیهسازی نماید. پس از صحتسنجی مدل با دادههای آزمایشگاهی، پروفیلهای طولی و عرضی سرعت، جریانهای اصلی و ثانویه، قدرت جریان ثانویه و شیب طولی در هر سه قوس مورد مقایسه قرار گرفت. در این بررسی مشخص شد در مقطع 135 درجه قوس واگرا نیز مانند قوس یکنواخت، سلول چرخشی خلاف جهت چرخش جریان ثانویه اصلی مشاهده میشود. حداکثر قدرت جریان حلزونی به ترتیب در قوس واگرا، یکنواخت و همگرا بیشتر میباشد و خط حداکثر سرعت در کانال واگرا در حدود زاویه 80 درجه با جدار خارجی قوس مماس میگردد اما این امر در کانال یکنواخت حدود زاویه 90 تا 100 درجه رخ میدهد

Keywords:

الگوی جریان , قوس U شکل با پهنای متغیر , مدل عددی سه بعدی