مطالعه عددی سه بعدی جریان ها در تقاطع های کانال های باز

چکیده تلاقی کانال¬های روباز، یکی از مهم¬ترین اجزای سازه¬های هیدرولیکی و سیستمهای رودخانهای بوده، مطالعهی آن در مهندسی هیدرولیک بسیار مهم است. بنابراین، هدف از این پایان¬نامه شبیه¬سازی الگوی جریان در تلاقی 90 درجه دو کانال روباز هم عرض می¬باشد. برای شبیه¬سازی سطح آزاد آب از روش حجم سیال و برای پیش¬بینی پارامترهای آشفتگی جریان از مدل آشفتگی rng k-ε استفاده شده است. در ابتدا، نتایج شبیه¬سازی عددی با اطلاعات آزمایشگاهی موجود مقایسه شد و تطابق قابل قبولی به دست آمد. پس از صحتسنجی، اثر تغییر خصوصیاتی مانند نسبت دبی، نسبت عرض پاییندست به بالادست کانال اصلی، ناهمواری بستر و زبری کف، بر هیدرولیک جریان بررسی شد. یکی از نقاط قوت این پایاننامه کاربرد مقاطع مرکب در تلاقی کانالهای روباز است که در مطالعات پیشین مورد بررسی قرار نگرفته بود. نتایج نشان دادند که جریان شاخه¬ی فرعی تأثیر مستقیمی بر ابعاد ناحیهی جدایی جریان، شدت جریانهای ثانویه و تنش برشی کف دارد. همچنین بررسیهای انجامشده بر روی تأثیر زبری بر هیدرولیک جریان نشان دادند که افزایش زبری کف کانال اصلی، ابعاد ناحیهی جدایی جریان و در نتیجه مقادیر سرعت در مجاورت کف را کاهش میدهد، درحالیکه در نمونه با زبری در کف کانال فرعی، ناحیهی جدایی بزرگتری تولید شده و سرعتهای جریان در مجاورت کف افزایش مییابند. با توجه به نتایج حاصل از شبیه سازی تلاقی کانال های غیر هم کف، مهمترین اثر ایجاد پله حذف کامل ناحیه¬ی جدایی در مجاورت کف کانال، به علت کاهش انحراف جریان کانال اصلی و انتقال آن از پای پله به سمت پاییندست تلاقی است. همچنین در شبیه سازی جریان تلاقی کانال های روباز مرکب، مشخص شد که طرز قرار¬گیری دشت سیلابی و کانال در الگوی جریان تلاقی کانالهای مرکب تأثیر زیادی دارد و بهتر است دشت سیلابی در گوشهی پایین¬دست محل اتصال دو کانال قرار گیرد. کلمات کلیدی: تلاقی کانالهای روباز، جریان آشفته، شبیهسازی عددی، نرمافزار فلوئنت، تلاقی کانالهای غیرهمکف، کانال های مرکب