شبیه‌سازی عددی جریان کم‌عمق گردابی در پایین‌دست آبشکن مایل با استفاده از ضریب زبری اصلاح‌شده مانینگ

در این مقاله تاثیر استفاده از فرمول ضریب زبری اصلاح شده مانینگ در یک مدل عددی از قبل تدوین شده برای شبیه‌سازی جریان‌های دوبعدی با سطح آزاد (مناسب محاسبه مقادیر پارامترهای سرعت و عمق و طول گردابه در پشت آبشکن در پلان) بررسی می‌شود. این مدل عددی مناسب جریانهایی است که عمق جریان در مقابل عرض مجرا ناچیز بوده و تغییرات سطح آب نیز تدریجی است چرا که در این نوع جریان می‌توان فشار را در عمق هیدرواستاتیک فرض کرد. در این حالت معادلات حاکم بر حرکت سیال در حقیقت شکل ساده‌شدة معادلات بقای جرم و اندازه حرکت بوده و به معادلات میانگین عمقی معروف است. این معادلات با استفاده از شمای رئوس سلول روش احجام محدود برای شبکه بی‌سازمان گسسته شده‌اند. برای از بین بردن خطاهای منتهی بر پراکنش عددی و تضمین پایداری حل صریح از عبارتهای لزجت مصنوعی، مناسب شبکة‌ بی‌سازمان استفاده گردیده است. اثر زبری بستر و لزجت آشفتگی در قسمت نیروهای کالبدی لحاظ شده است. ضریب مقاومت بستر توسط رابطه مانینگ محاسبه شده و تاثیر رابطة اصلاحی ضریب زبری مانینگ بر طول گردابه پایین‌دست آب‌شکن مورد بررسی قرار گرفته است. برای صحت‌سنجی مدل عددی از اندازه‌گیریهای آزمایشگاهی گزارش شده توسط محققین دیگر استفاده شده است. مدل عددی برای شرایط مختلف هیدرولیکی و برای آبشکن‌ها با طولهای مختلف اجرا شده است و طول گردابه ایجاد شده در پایین‌دست محاسبه شده است.

Keywords:

ضریب زبری , آبشکن , جریان‌های چرخشی کم‌عمق , روش احجام محدود , شبکه بی‌سازمان مثلثی