مقایسه نتایج تحلیلی و مدلسازی عددی جریان آشفته در یک کانال با تنگنای موضعی عرضی

بررسی اثر یک تنگنای عرضی بر روی جریان در یک کانال با اهمیت می باشد. این پدیده در محل پایه های یک پل که در کناره های رودخانه قرار می گیرند، ایجاد می گردد. معمولا برای کاهش هزینه های پل سازی عرض مقطع رودخانه را در یک محل کوچکتر کرده و در همان محل پل را احداث می کنند. در محل تنگنا، بررسی تغییرات جریان و بخصوص عمق جریان مهم می باشد. چرا که اگر تنگنا بیش از اندازه باشد می تواند سبب انسداد گشته و آب از کانال خارج می گردد. برای تحلیل اثر تنگنا بر روی جریان، می توان از روش های تحلیلی استفاده نمود که بر طبق آن انرژی جریان در محل تنگنا با انرژی در قبل از تنگنا برابر در نظر گرفته می شود. در روش های تحلیلی امکان محاسبه افت انرژی وجود ندارد و بنابراین آن را صفر فرض می کنند. واقعیت این است که افت انرژی کمی وجود دارد ولی بلحاظ سختی محاسبات از آن صرف نظر می شود. در این بررسی از روش های عددی برای مدل کردن جریان در محل تنگنا استفاده شده است. حسن روش عددی در آن است که می تواند افت انرژی ها را محاسبه نماید. بنابراین هدف از این تحقیق محاسبه عددی جریان و مقایسه نتایج آن با روش های تحلیلی می باشد. در مدل سازی های انجام شده برای محاسبه میدان جریان از معادلات ناویر استوکس متوسط گیری شده زمانی رینولدز (rans)، برای تعیین کمیت های آشفته از مدل های k-? و rsm و همچنین برای تعیین موقعیت سطح آزاد سیال از روش vof استفاده شده است. در این مدل سازی از الگوریتم پیزو (piso) برای حل هم زمان معادلات سرعت - فشار استفاده شده است. به منظور صحت سنجی مدل سازی از نتایج آزمایشگاهی aukle (1983) استفاده شده است. مدل سازی با استفاده از نرم افزار fluent انجام شده است و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی تطابق خوبی را نشان می دهد.