مدلسازی جریان آب های کم عمق در تقاطع سه راهی کانال های باز

در این پایان نامه، نحوه تقسیم جریان در یک کانال tشکل بررسی می گردد. برای بررسی این مسئله، یک مدل عددی به زبان fortran نوشته می شود. با توجه به اینکه مدل آزمایشگاهی تغییرات سطح آب زیادی را نشان می دهد، لازم است که مدل عددی قادر به مدلسازی سطح آب باشد. به همین منظور، از معادلات ناویر- استوکس انتگرال گرفته شده در عمق (معادلات آب های کم عمق) استفاده می گردد. همچنین با توجه به اینکه در حین تقسیم جریان امواج تیز و پرش هیدرولیکی در کانال جانبی و اصلی رخ می دهد، نیاز به مدلی است که قابلیت مدلسازی موج های شوک را داشته باشد. با توجه به اینکه مدلسازی موج های شوک در واقع حل مسئله ریمان می باشد، نیاز است که مدل شامل حل کننده ریمان نیز باشد. از اینرو از یک مدل عددی معادلات ناویر- استوکس انتگرال گرفته شده در عمق به صورت حجم های محدود همراه با حل کننده ریمان استفاده می گردد. حل کننده ریمان در این مدلسازی، الگوریتم roe می باشد که به خوبی توانایی خود را در مسائل ریمان دوبعدی به اثبات رسانده است. پس از نوشتن کد عددی، نیاز به ارزیابی عملکرد این مدلسازی می باشد. برای اینکار ابتدا کد عددی نوشته شده برای مسئله شکست سد به کار رفت که جواب های آن مطابقت مطلوبی با حل تحلیلی آن داشت و سپس برای مسئله برخورد دو موج نیز به کار رفت که در اینجا نیز صحت جواب ها به خوبی به اثبات رسید. در نهایت این مدل برای نحوه تقسیم جریان در یک کانال tشکل به کار گرفته شد که نتایج آزمایشگاهی آن موجود بودند. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و عددی تطابق قابل توجه ای را به اثبات رساند و امواج تیز و پرش هیدرولیکی به خوبی مدلسازی گردیده بودند. مسئله برای تعداد مختلفی از مش های مثلثی بررسی گردید و به این ترتیب حداقل تعداد مش های مورد نیاز تعیین گردید. برای ایجاد مش از برنامه mike و برای نمایش نتایج از برنامه tecplot استفاده گردید. همچنین مسئله برای نحوه توزیع جریان مورد بررسی قرار گرفت و با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه شد، و عملکرد مطلوب کد عددی در این زمینه به اثبات رسید. در پایان مسئله برای زبری های مختلف کانال مدلسازی گردید تا اثر زبری بر نتایج مدلسازی مشخص گردد؛ سپس نموداری برای تعیین طول گردابه در برابر مقدار ضریب زبری ارائه شد.