مدل سه بعدی توسعه داده شده برای استخراج رابطه دبی-اشل در مقاطع مرکب چندسیلابدشتی مستقیم

در زمان سیلاب معمولا مقطع اصلی رودخانه پر شده و آب وارد دشت های سیلابی می شود. در این شرایط رودخانه به شکل مقطع مرکب ظاهر می شود. بعضی از رودخانه ها بر حسب شرایط هندسی و ارتفاعی ممکن است بیش از یک دشت سیلاب در طرفین مقطع اصلی داشته باشند که به این مقاطع، کانال مرکب چند سیلابدشتی گفته می شود. این کانال ها ظرفیت انتقال دبی جریان بیشتری از کانالهای ساده و مرکب دارند. در این مقاله با استفاده از توسعه یک مدل سه بعدی در محیط برنامه C به کمک حل عددی معادلات ناویر-استوکس به روش حجم محدود و الگوی کوییک، جنبه های هیدرولیکی متفاوتی از این مقاطع شامل الگوی سه بعدی جریان، توزیع عرضی سرعت، جریان های ثانویه، انرژی آشفتگی و نیز رابطه دبی-اشل مدل سازی شده است. برای واسنجی این مدل ریاضی از داده های آزمایشگاهی Singh (۲۰۲۱) در یک کانال با مقطع مرکب مستطیلی سه پله ای نامتقارن استفاده شد. مقایسه کانتورهای هم سرعت محاسباتی و مشاهداتی نشان داد که در هر دو حالت، حداکثر سرعت جریان در میانه مقطع اصلی و متمایل به جداره سمت راست آن، در فاصله ای دورتر از کف کانال و نزدیک به سطح آب رخ داده است. دقت نتایج محاسباتی پروفیل عرضی مولفه سرعت در جهت جریان در مقطع اصلی و سیلابدشت ها (به ویژه سیلابدشت دوم) قابل قبول است، اما در محدوده مرز تماس مقطع اصلی با سیلابدشت اول خطای مدل سازی نسبتا زیاد است. مدل سازی رابطه دبی-اشل این کانال به کمک مدل ریاضی دارای خطای متوسط حدود ۹/۳ درصد و حداکثر خطای ۲/۶ درصد می باشد.

Keywords:

روش حجم محدود , روش کوئیک , RNG K-ε , مقطع مرکب چند سیلابدشتی , رابطه دبی-اشل