بررسی الگوی جریان پیرامون آبشکن t شکل تحت تاثیر سازه محافظ در قوس 90 درجه

چکیده حفاظت از حریم روردخانه¬ها از جمله مهمترین مسائل در علم هیدرولیک می¬باشد. یکی از اقتصادی ترین روش-های تثبیت ساحل خارجی ساخت آبشکن در دیواره آن می¬باشد. مدل¬های عددی با کاهش زمان و هزینه¬هایی که صرف کار¬های آزمایشگاهی می¬شود و همچنین قابلیت تکرار پذیری بالا، این امکان را فراهم کرده که بسیاری از پدیده¬های پیچیده هیدرولیکی شبیه¬سازی شود. به علت شرایط پیچیده در مسیر¬های مئاندری و هزینه بالایی که در تحلیل آزمایشگاهی آن نیازمند است، در این پژوهش با استفاده از مدل عددی flow-3d به آنالیز الگوی جریان در حول آبشکنt شکل و نیز اثر حضور سازه محافظ بر پارامترهای هیدرولیکی جریان پیرامون آبشکن اصلی پرداخته شده است. به منظور شبیه¬سازی از داده¬های مدل فیزیکی در حالت حضور آبشکن منفرد t شکل، جهت صحت سنجی مدل عددی استفاده گردید. نتایج نشان دهنده تطابق بسیار مطلوب بین داده¬های آزمایشگاهی و عددی و وجود خطای کمتر از 5 درصد بین این داده¬ها می¬باشد. در مطالعه حاضر تمامی پارامتر¬های هیدرولیکی جریان برای چهار مدل به ترتیب تغییرات، نسبت فاصله سازه محافظ از آبشکن اصلی، نسبت طول بال به جان آبشکن، نسبت طول جان به بال آبشکن و نیز تغییرات همزمان طول بال، جان و فاصله سازه محافظ بررسی شده است. نتایج نشان داد که با افزایش فاصله سازه محافظ از 3 تا 9 برابر طول آبشکن اصلی، طول ناحیه جدایی از 8/0 تا 5/2 برابر نسبت به حالت آبشکن منفرد افزایش و همچنین میزان قدرت گردابه¬ای در اطراف آبشکن اصلی حداکثر 40 تا 120 درصد کاهش می¬یابد. یافته¬ها نشان دادند که سازه محافظ در فاصله 5 برابری طول آبشکن اصلی، بهینه¬ترین عملکرد در پایداری بستر و سواحل کانال را دارد. پس از تعیین فاصله مناسب سازه محافظ و آبشکن اصلی، با افزایش نسبت بال به جان آبشکن t شکل طول ناحیه جدایی جریان از 7 تا 12 درصد و عرض ناحیه جدایی جریان 2 درصدی افزایش پیدا نموده است. کاهش نسبت بال به جان آبشکن t شکل موجب جابجایی مرکز گردابه پایین¬دست آبشکن اصلی به سمت جان آبشکن اصلی و کوچک¬تر شدن ابعاد گردابه بین آبشکن اصلی و سازه محافظ میگردد. تغییر نسبت جان به بال آبشکن، طول و عرض ناحیه جدایی را به ترتیب 88 و 26 درصد افزایش می¬دهد. کمترین مقدار قدرت جریان گردابه¬ای در نسبت جان به بال برابر یک ایجاد شده است. افزایش توام طول بال و جان آبشکن و به تبع آن فاصله سازه محافظ از آبشکن اصلی، سبب افزایش 22 درصدی طول ناحیه جدایی جریان شده است. افزایش فاصله سازه محافظ و طول باعث کاهش سطح آزاد سیال در محدوده بین سازه محافظ و آبشکن اصلی شده است. با افزایش طول بال و جان در نزدیکی آبشکن اصلی مقدار قدرت جریان ثانویه تا 25 درصد افزایش می¬یابد. دراین پایان نامه تمامی پارامتر¬های هیدرولیکی از قبیل خطوط جریان و کانتور¬های سرعت هر مدل به تفصیل ارائه شده است. کلمات کلیدی: مدل flow-3d، ناحیه جدایی جریان، سازه محافظ، آبشکن t شکل