مقایسه ی شبیه های مختلف آشفتگی به منظور شبیه سازی مناسب جریانهای چگال در مجاورت محل کاهش شیب بستر

جریان­های چگال، به دلیل وجود تفاوت جرم حجمی مابین دو سیال، و یا مابین لایه های یک سیال، ایجاد می گردند. در این تحقیق با استفاده از یک شبیه عددی (نرم افزار پویای سیالات محاسباتی FLUENT) اقدام به شبیه سازی جریانهای چگال شور عبوری از روی یک بستر حاوی ناپیوستگی شیب گردید. گفتنی است که از نتایج آزمایشگاهی مطالعات گارسیا (۱۹۹۳) به منظور واسنجی و اعتبارسنجی نتایج محاسباتی کمک گرفته شد. معلوم گردید که استفاده از شبیه آشفتگی (از نوع RNG)، و شبکه ای با ابعاد بهینه، به خوبی می تواند ویژگیهای جریان چگال شور را با توجه به مساله ی شکست شیب شبیه سازی نماید. این مطلب در مورد نیمرخهای قائم سرعت و غلظت موضعی (در مقاطع فوق و زیربحرانی پیش و پس از پرش چگال)، ضخامت جریان چگال، رخدادن پرش چگال، مقدار بیشترین سرعت موضعی و ارتفاع متناظر با این سرعت صادق می باشد. ضمنا، نتایج عددی جهت شبیه سازی ضخامت جریان چگال شور (در ناحیه زیربحرانی پس از پرش، و نیز در ناحیه پرش، بویژه در ناحیه ی فوق بحرانی پیش از پرش) نشان داد که علاوه بر شبیه آشفتگی  از نوع RNG، شبیه آشفتگی  از نوع معیار نیز سازگاری نسبتا مناسبی را با نتایج آزمایشگاهی از خود نشان می دهد. در این تحقیق، موقعیت بیشترین سرعت در ناحیه ی فوق بحرانی جریان چگال شور نسبت به ناحیه زیربحرانی به بستر، نزدیکتر بود. همچنین، استفاده از شبیه آشفتگی از نوع RNG منجر به نیمرخهای دقیقتری از سرعتهای موضعی نسبت به نیمرخهای قائم غلظتهای موضعی گردید. علاوه بر این، به علت محدودیت در عمق آب تمیز محیطی، یک جریان برگشتی در نتایج شبیه عددی مشاهده گردید. نهایتا، با افزایش شیب قسمت ابتدایی بستر، علاوه بر انتقال موقعیت پرش چگال به پایین دست جریان، مقدار اختلاط سیال محیطی با جریان فوق بحرانی پیش از پرش نیز در مقایسه ی با سایر قسمتهای جریان چگال افزایش بیشتری می یافت.

Keywords:

جریان چگال , شکست شیب بستر , شبیه سازی عددی , نیمرخ قائم سرعت , نیمرخ قائم غلظت