شبیه سازی عددی الگوی جریان بر میزان توسعه یافتگی نهر قوسی با استفاده از شبیهDelft-3D

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 1، دوره 5، شماره 12، فروردین و اردیبهشت 1391، صفحه 1-18   

نویسندگان

محمدرضا پیرستانی¹؛ سید علی سادات موسوی اناری²؛ سیدعلی اکبر صالحی نیشابوری³

¹استادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب - گروه مهندسی عمران

²کارشناسی ارشد سازه های هیدرولیکی– دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب

³استاد دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه تربیت مدرس

تاریخ دریافت: 17 دی 1394،  تاریخ پذیرش: 17 دی 1394 

چکیده

جریان در خم رودخانه کاملا سه بعدی، پیچیده و وابسته به نسبت شعاع انحنای مرکزی به عرض رودخانه می باشد . مطالعات انجام شده در مورد نهر های قوسی با توسعه یافتگی مختلف رفتار متفاوتی را در الگوی جریان نشان می دهند. بدین منظور، با اجرای شبیه سه بعدی به وسیله ی برنامه ی عددی Delft-3D، دو نهر قوسی 90 درجه با نسبت شعاع انحنای مرکزی به عرض (R/B) 4 و 3 جهت شبیه سازی انتخاب گردیدند. دیواره های نهر صلب با بستر زبر غیر قابل فرسایش، و d50 برابر با 1.28 میلیمتر در نظر گرفته شد. شبیه اغتشاشی جهت تخمین الگوی جریان غالب سه بعدی در قوس انتخاب گردید. خروجی های شبیه شامل الگوی جریان در ترازهای مختلف، بزرگی سرعت، نیمرخ سرعت عرضی و طولی، قدرت جریان ثانویه و تنش برشی بستر می باشند.به منظور صحت سنجی نتایج از شبیه آزمایشگاهی با شرایط مشابه استفاده شده که در مقایسه با نتایج عددی تطابق خوبی را نشان می دهند.خروجیهای شبیه نشان می دهند که هر چه نسبت شعاع انحنای مرکزی به عرض قوس کمتر باشد، به عبارتی قوس دارای توسعه یافتگی کمتری باشد، قدرت جریان ثانویه بیشتر شده و خطوط جریان طولی نیز اثرات شدیدتری را بر الگوی جریان خواهند گذاشت. همچنین، با افزایش نسبت توسعه یافتگی قوس، بزرگی سرعت در مجاورت جداره ها افزایش می یابد، ولی از زاویه ی برخورد خطوط جریان به جداره ی خارجی قوس، که یکی از عوامل اصلی جدایی ذرات رسوبی از دیواره ها و فرسایش می باشد، کاسته می شود .
 

کلیدواژه‌ها

الگوی جریان؛ نسبت توسعه یافتگی؛ نیمرخ سرعت؛ قدرت جریان ثانویه؛ تنش برشی

مراجع

1- صفرزاده , الف . 1382. شبیه سازی عددی جریان ثانویه درقوس رودخانه . سمینار کارشناسی ارشد هیدرولیک , دانشکد فنی مهندسی , دانشگاه تربیت مدرس .

2- فرقانی , م.ج , 1386 . بررسی الگوی جریان حول آبشکن ها در قوس 90 درجه در بستر تغییر شکل یافته , پایان نام کارشناسی ارشد هیدرولیک , دانشکده فنی مهندسی , دانشگاه تربیت مدرس .

3- فضلی , م . 1387 . مطالعه آزمایشگاهی آبشستگی در اطراف آبشکن کوتاه در قوس , رساله دکتری رشته مهندسی عمران –هیدرولیک , دانشکده فنی مهندسی , دانشگاه تربیت مدرس .

4-Choudrary, U.K, and Narasimhan, S. 1977.“Flow in 180° Open Channel Rigid BoundaryBends”, Journal of Hydraulic Engineering,ASCE, 103(6), pp.651-657

5- Lien , H.C et al . 1999. ”Bend FlowSimulation Using 2D Depth-Averaged Model “Journal of Hydraulic Engineering . ASCE.125(10 )

6- Rodi W. and Michael A.Leschziner .1978.“Calculation of Strongly Curved Open ChannelFlow”. Journal of Hydraulic Division, Vol. 105,No. HY10.

7- Anvar , H. 1986 . “ Turbulent Structure in aRiver Bend ”. Journal of Hydraulic Engineering. ASCE. 112 ( 8 )

8- Shukry , A. 1950 . “ Flow Around Bends inan Open Flume “ paper No. 2411 . AmericanSociety of Civil Engineers.