شبیه سازی عددی الگوی فرسایش و رسوب گذاری در کانال های پیچان رودی با بستر متحرک

فرسایش و رسوب گذاری در قوس رودخانه­ها باعث ایجاد مشکلاتی در سازه­های رودخانه­ای می­شود. ازاین رو، الگوی جریان و انتقال رسوبات در کانال­های روباز پیچان رودی نگاه مهندسین رودخانه را به خود جلب کرده است. ازآنجایی که میدان جریان در خم رودخانه­ها به صورت سه بعدی است، لذا در چند دهه اخیر پیش­بینی تغییرات تراز بستر و تغییر مکان سواحل به کمک برنامه­های کامپیوتری بیش ازپیش موردتوجه قرارگرفته است. در این مطالعه با استفاده از نرم افزار SSIIM به مدل سازی تغییرات توپوگرافی بستر کانال های پیچان رودی با مولد سینوسی و بستر متحرک پرداخته شده است و تغییرات تراز بستر در آن تحت شرایط مختلف موردمطالعه قرار گرفته است. جهت حل میدان جریان از مدل ­آشفتگی ، جهت برآورد بار رسوبات از روش فاین­راین و برای محاسبه فشار از روش SIMPLE استفاده شده است. پس از صحت­سنجی و واسنجی مدل، الگوی تنش برشی در حالت بستر صلب، با الگوی فرسایش و رسوب گذاری در حالت بستر متحرک مقایسه شده است. بررسی ها نشان می دهد مدل به خوبی توانسته تغییرات تراز بستر را پیش بینی نماید. درنهایت با تغییر در پارامترهای موثر بر فیزیک مسئله مانند انتخاب گام زمانی، شبکه بندی میدان، الگوی انفصال ترم جابه جایی معادلات حاکم، عدد فرود، نسبت عرض به عمق، زاویه پیچان رودی و منحنی دانه بندی تاثیر این عوامل بر نتایج حاصل از شبیه سازی عددی موردبررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد با افزایش عدد فرود و نسبت عرض به عمق، چاله فرسایشی و پشته رسوبی ایجادشده در کانال به تدریج به سمت پایین دست کانال مهاجرت می کند. این در حالی است که با افزایش زاویه پیچان رودی پشته رسوبی و چاله فرسایشی به سمت بالادست کانال انتقال می یابد.

Keywords:

بستر متحرک , رسوب گذاری , شبیه سازی عددی , فرسایش