بررسی عددی و آزمایشگاهی جریان تدریجـاً متغیر و سریعاً متغیر برروی یک بستر شیب دار گوه‌ای شکل در کانال روباز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی، دانشکده مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 سمنان

چکیده

دراین مقاله بررسی الگوی جریان سطح آزاد تدریجاً متغیر و سریعاً متغیر برروی مانع شیبدار گوه ای شکل در کانال مستطیلی با مقایسه نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی انجام شده است. از روش حجم سیال(VOF)  جهت مدلسازی سطح آزاد در جریان دوفازی مورد نظر استفاده شده است. نتــایج مـــدلهای آشفتگی استاندارد،  RNG،   ، استاندارد و  SST برای تعیین وضعیت سطح آزاد، با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده است. با مقایسه نتایج پروفیل سطح آب به دست آمده از شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی، این نتیجه حاصل شد که پروفیل سطح آب حاصل در آزمایشها به مدل  استاندارد نزدیک تر است. نتایج نشان می دهد که وضعیت سطح آزاد پیش بینی شده در ناحیه ای که جریان تدریجاً متغیر می باشد، به نتایج آزمایشگاهی بسیار نزدیک است. با این حال در ناحیه ای که جریان سریعاً متغیر است و پرش هیدرولیکی اتفاق می افتد، مدلهای آشفتگی نمی توانند پیش بینی خوبی از جریان ارائه دهند. همچنین کارکرد k-ε استاندارد در تعیین وضعیت سطح آزاد آب در دبی های مختلف بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها


[1]     Vatankhah. A. R., Analytical integration of the equation of gradually varied flow for triangular, INT.J. Flow Measurement and Instrumentation, No. 21, PP. 546-549, 2010.
[2]     Vatankhah. A. R., Direct integration of Manning-based gradually varied flow equation, INT.J. Water Management, Vol. 164, PP. 257-264, 2011.
[3]     Vatankhah. A. R., Direct integration of Manning-based GVF Equation in trapezoidal channel, INT.J. Hydrologic Engineers, Vol. 17, PP. 455-462, 2012.
[4]     Lu. W. Z., Zhang. W. S., Cui. C. Z., Leung. A. Y. T.,  A numerical analysis of free-surface flow in curved open channel with velocity-pressure- free- surface correction, Computational Mechanics, Vol. 33, PP. 215-224, 2014.
[5]     Tomidokoro. G., Tanaka. Y., Three-Dimensional Numerical Model of Open channel flow using  Turbulence Model, Japan Society of Civil Engineering, Vol. 5, PP. 336-361, 2010.
[6]     Liu. J., Tominaga. A., Nagao. M., Numerical Study of Turbulent Flow over Circular STRIP Roughness in Open Channel, Proceedings of Hydraulic Engineering 01, Vol. 40, PP. 1077-1082, 2010.
[7]     Hanger W. H., Wanoschek R., Hydraulic jump in triangular channel, Int. J. Journal of Hydraulic Research, Vol. 25, No. 5, PP. 564-549, 1987.
[8]     Rahman M., Chaudry M. H., Simulation of hydraulic jump with grid adaptation, Int. J.  Journal of Hydraulic Research, Vol. 33, No. 4, PP. 555-569, 1995.
[9]     Liu M., Liu Y. L., Numerical Simulation of Hydraulic Jump, Int. J. Advanced Materials Research, Vol. 374-377, PP. 643-646, 2011.
[10] Hasan Zobeyer A. T. M., Jahan N., Islam Z., singh G., Rajaratnam N., Turbulence characteristics of the transition region from hydraulic jump to open channel flow, Int. J. Journal of hydraulic Research, Vol. 45, No. 3, PP. 399-395, 2010.
[11] Bayon A., Valero D., Garica-Bartual R., Valles-Moran F. J., Lopez-Jimenez P. A., Performance assessment of OpenFOAM and FLOW-3D in the numerical modeling of low Reynolds number hydraulic jump, INT.J. Enviormental Modelling & Software, No. 80, PP. 322-335, 2016.
[12] Kateb. S., Debabeche. M., Riguet. F., Hydraulic jump in a sloped trapezoidal channel, INT.J. Internatioal Conference on Technologies and Materials for Renewable Energy,Environment and Sustainability, No. 74, PP. 251-257, 2015.
[13] آصفی محرم، ضیایی علی نقی، شبیه سازی عددی دو بعدی پرش هیدرولیکی روی سطوح شیبدار معکوس همراه با پله در انتها با نرم افزار فلوئنت، ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، NCCE06_0833، 1390.
[14] شکری یونس، جوان میترا،  اقبال زاده افشین، محمودی نیا شراره، مقایسه مدل های آشفتگی دو معادله ای در شبیه سازی عددی پرش هیدرولیکی مستغرق، یازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، IHC11_042، 1391.
[15] فرومند سید علیرضا، اسماعیلی کاظم، خداشناس سعید رضا، ضیایی علی نقی، مدل سازی پرش هیدرولیکی در کانالی با بستر مواج با استفاده از فلوئنت، دوازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، IHC12_130، 1392.
[16] صاحبی فرزانه، فرسادی زاده داود، اسمعیلی ورکی مهدی، عباسپور اکرم، بررسی کارایی مدل آشفتگی  در شبیه سازی پرش هیدرولیکی در مقطع مستطیلی واگرا، نهمین سمینار بین الملی مهندسی رودخانه، IREC09_220، 1391.
[17] حسینی محمد، مروج محسن، حسینی علی، شبیه سازی سه بعدی پرش هیدرولیکی با در نظر گرفتن مدل های مختلف آشفتگی تحت اعداد فرود پایین با استفاده از نرم افزار FLOW 3D، سومین کنفرانس برنامه ریزی و مدیریت محیط زیست،ESPME03_778 ، 1392.
[18] Pritchard P. J., Leylegian J. C., Fox and McDonald’s Introduction to Fluid Mechanics, eight edition, John Wiley & Sons, 2011.
[19] Cengel Y. A., Cimbala J. M., Fluid Mechanics Fundamentals and Applications, fourth edition, McGraw-Hill, 2006.
[20] Fluent User’s Guide, www.fluent.com.