مدلسازی عددی حرکت جریان‌های زیرسطحی در مخازن سدها

جریان های زیر سطحی و گل آلود مهمترین نوع جریان های غلیظ هستند که در مخازن کوچک یا بزرگ نمایان می شوند. این جریان ها ناشی از اختلاف چگالی بین رسوبات معلق در جریان رودخانه ورودی به مخازن و آب نسبتا صاف و زلال مخزن تشکیل شده و در عمق مخزن در امتداد شیب آن به سمت بدنه سد حرکت می کنند. جریان های گل آلود یکی از مکانیزم های انتقال رسوب در مخازن سدهاف دریاچه ها، دریاها و اقیانوسها را تشکیل داده و قادرند مقادیر زیادی رسوب، مواد آلی و شیمیایی مختلف را با خود حمل کنند. لذا در مخازن سدهاف اطلاع از رفتار و نحوه حرکت این جریان ها از نظر فرایند رسوب گذاری و رسوب زدایی، مسائل زیست محیطی و کیفیت آب مخزن بسیار حائز اهمیت بوده و می تواند نقش مهمی در مدیریت رسوب مخازن و همچنین تخلیه رسوبات به وسیله مانور دریچه های تخلیه تحتانی داشته باشد. در این مقاله سعی شده است، حرکت این جریان ها با استفاده از مدلسازی عددی شبیه سازی گردیده و ساختارهای قائم آن مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور از یک مدل عددی دو بعدی قائم با روش حل احجام محدود استفاده شده است. بیتشر بودن چگالی جریان غلیظ نسبت به آب صاف‌تر مخزنف باعث می شود که آشفتگی جریان در راستای قائم، در مرز مشترک بین جریان غلیظ و آب صاف مخزن کاهش یابد. علت این امر به دلیل اثر نیروی شناوری بر میزان آشفتگی جریان می باشد. برای مدلسازی آشفتگی و بستن معادلات،‌از یک آشفتگی k-e اصلاح شده با در نظر گرفتن ترم شناوری استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که تطابق خوبی بین نتایج حاصل از مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی وجود دارد.

Keywords:

جریان زیر سطحی , جریان چگال , جریان گل آلود , مدل آشفتگی , مدل عددی , مخزن