بررسي عددي ساختار جريان بر روي شكل¬هاي بستر سه بعدي رودخانه اي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي آب

كارشناسي ارشد

نياز انسان به آب و شكل¬گيري تمدن¬هاي اوليه بشري در كنار رودخانه¬ها بركسي پوشيده نيست. بنابراين به لحاظ اهميتي كه اين منابع طبيعي در تامين نيازهاي بشر تا كنون داشته¬اند، استفاده بهينه از رودخانه¬ها مورد توجه قرار گرفته است و انگيزه¬اي براي بوجود آمدن شاخه¬اي از علم مهندسي آب به نام مهندسي رودخانه بوده است. از جمله مباحث مهم در علم مهندسي رودخانه، شناخت شكل بستر رودخانه، تثبيت سواحل و بستر رودخانه و بررسي ساختار جريان بر روي آن مي¬باشد. در پژوهش حاضر، به كمك نرم افزار اپن¬فوم كه يك نرم افزار قدرتمند با دقت و سرعت بالا جهت شبيه¬سازي سيالات مي-باشد، دو نوع شكل بستر در قالب شكل بستر برآمده و فرورفته و تلماسه¬ها در دو نوع تاج مقعر و محدب به سمت پايين-دست شبيه¬سازي شد. براي اطمينان از نتايج بدست آمده توسط نرم افزار، از نتايج پيشين آزمايشگاهي جهت صحت سنجي انجام شد و مقايسه نتايج نيمرخ¬هاي سرعت در چهار نقطه بر روي اشكال بستر در دو فاصله 20 و 45 سانتي¬متري از جدار تطابق خوبي را با نتايج آزمايشگاهي نشان داد. پس از اطمينان از نتايج عددي، با تغيير پارامترهاي هندسي اشكال بستر به بررسي ساختار جريان پرداخته شد. نيمرخ¬هاي سرعت و تنش برشي بر روي چهار نقطه از اشكال بستر در محور مركزي كانال به ازاي تغيير پارامترها مقايسه شدند. تغيير پارامترهاي هندسي بر روي شكل بستر برآمده و فرورفته شامل تغيير زاويه و طول موج، و براي شكل بستر تلماسه¬ها شامل تغيير زاويه lee، طول موج و انحناي تاج انجام شد. نتايج تغيير پارامترها بر روي شكل بستر برآمده و فرورفته نشان داد با افزايش زاويه ورودي و خروجي و طول موج شكل بستر به¬ترتيب شاهد كاهش سرعت و افزايش سرعت در طول شكل بستر بوده¬ايم. اما مقايسه نيمرخ¬هاي تنش برشي رينولدز نشان داد با افزايش زاويه، شاهد افزايش تنش و با افزايش طول موج، شاهد كاهش تنش مي¬باشيم. از طرفي نتايج بر روي شكل بستر تلماسه با تاج محدب به¬سمت پايين¬دست نشان داد بيشترين مقادير سرعت به ازاي كمترين زاويه خروجي، بيشترين طول موج و بيشترين انحناي تاج بوده است. همچنين با افزايش زاويه شاهد افزايش ضخامت ناحيه جدايي جريان بر روي شيبlee و خط القعر بوديم. درحالي كه نتايج مقايسه نيمرخ¬هاي تنش عكس مقادير سرعت بود. نتايج بر روي شكل بستر تلماسه با تاج مقعر به¬سمت پايين¬دست نشان داد كمترين مقادير سرعت به ازاي بيشترين زاويه، كوچك¬ترين طول موج وبيش¬ترين انحناي تاج رخ داده است. درحالي كه نتايج مقايسه نيمرخ¬هاي تنش در اين حالت نيز عكس مقادير سرعت بود.

223114

سازه هاي آبي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان