شبیه سازی عددی پرش هیدرولیکی در شرایط مختلف زبری، شیب معکوس و پله مثبت انتهایی

پرش هیدرولیکی برای از بین بردن انرژی در پایین دست سازه های هیدرولیکی از جمله سرریزها، تندآب ها و دریچه ها مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش نتایج حاصل از اندازه گیری های آزمایشگاهی و همچنین شبیه سازی عددی پرش هیدرولیکی آزاد با استفاده از نرم افزار Flow ۳D در ۶ حالت مختلف شیب معکوس، بستر زبر و پله انتهایی با هم مقایسه شد. گفتنی است، برای شبیه سازی عددی از دو مدل آشفتگی k-ε و RNG استفاده شد. بر اساس نتایج، دقت شبیه سازی با کاربرد مدل RNG بیشتر از مدل k-ε بود. شاخص های آماری NRMSE، ME، NS و R۲ برای مقایسه نتایج پروفیل سطح آب حاصل از کاربرد مدل RNG به ترتیب ۴/۳۴، ۰/۰۰۵۲، ۰/۹۹۵ و ۰/۹۸۳ بدست آمد. همچنین مقدار این شاخص ها برای نتایج پروفیل سرعت با استفاده از مدل مذکور به ترتیب ۱۴/۹۲، ۰/۱۲۷، ۰/۹۸۲ و ۰/۹۶۲ محاسبه شد. بطور کلی میزان خطای حاصل از شبیه سازی پروفیل سطح آب و سرعت به ترتیب برابر ۵/۳۱ و ۱۲/۴ درصد بدست آمد. همچنین بیشینه خطای نتایج شبیه سازی عددی D۲/D۱، Lj/D۲ و Lr/D۱ به ترتیب برابر ۱۲± ، ۱۲± و ۱۶± درصد بود. بنابراین استفاده از نرم افزار Flow-۳D همراه با کاربرد مدل آشفتگی RNG برای شبیه سازی عددی پرش هیدرولیکی در شرایط مختلف پیشنهاد می شود.

Keywords:

Hydraulic jump , Numerical simulation , Water surface profile , Velocity profile , Turbulence models , پرش هیدرولیکی , شبیه سازی عددی , پروفیل سطح آب , پروفیل سرعت , مدل های آشفتگی