بررسی عددی تأثیر عدد فرود ورودی بر الگوی جریان در تبدیل های عریض شونده تدریجی در کانال های روباز

تبدیل­ها به­طور معمول در کانال­های باز مصنوعی کاربرد دارند. با افزایش ابعاد تبدیل در راستای جریان، از سرعت جریان کاسته می­شود. تحت شرایط جریان زیر بحرانی دائمی، کاهش سرعت جریان منجر به افزایش فشار آب شده و همچنین گرادیان فشار معکوس می­شود. این موضوع، ناحیه جدایی جریان و حرکت گردابی آشفته را به­وجود آورده و باعث تلفات انرژی جریان می­شود. مدل­های فیزیکی به­­خاطر پیچیدگی جریان و همچنین تأثیرات ناشی از مقیاس، به تنهایی قادر به ارائه درک روشنی از فیزیک حاکم بر این مسأله نمی­باشند و لذا لازم است الگوی جریان به­صورت عددی در کنار مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی بررسی شود. در این مطالعه، الگوی جریان در امتداد تبدیل تدریجی عریض­شونده کانال­های مستطیلی به مستطیلی تحت جریان زیربحرانی با استفاده از مدل آشفتگی تنش رینولدز (rsm) ارائه شده در نرم­افزار فلوئنت مورد بررسی قرار گرفته است. پروفیل­­های سطح آب و سرعت جریان حاصل از دو روش در مقاطع مختلف تبدیل با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است که مقایسه این نتایج مطابقت خوبی را بین آنها نشان می­دهد. پس از صحت­سنجی مدل عددی، تأثیر عدد فرود ورودی بر قدرت جریان ثانویه ایجاد شده، بازده هیدرولیکی تبدیل، انرژی جنبشی آشفتگی و تنش برشی بستر در مقاطع مختلف تبدیل شبیه­سازی شده و نتایج نشان دادند که با افزایش عدد فرود بالادست، قدرت جریان ثانویه در امتداد تبدیل افزایش یافته و بازده تبدیل کاهش می­یابد. بالاترین بازده مربوط به عدد فرود 40/0 بوده و مقدار آن برابر 83/60 درصد می­باشد. همچنین، با افزایش عدد فرود، انرژی جنبشی آشفتگی و تنش برشی بستر افزایش یافتند، به­طوری­که از ورودی تبدیل به­سمت انتهای تبدیل، انرژی جنبشی آشفتگی برای تمامی اعداد فرود کاهش یافته و قدرت آشفتگی حدود 71/30% دچار کاهش گردید.