بررسی عددی تأثیر طول آب‌شکن مستغرق بر الگوی جریان در کانال باز مستقیم

یکی از اهداف مهم علم مهندسی رودخانه، محافظت از سواحل رودخانه­ها از پدیده فرسایش ساحل خارجی آن­ها و جلوگیری از جابه­جا شدن مجرای اصلی آن­هاست. آب­شکن از جمله سازه­های هیدرولیکی است که به­منظور حفظ سواحل از فرسایش و تثبیت کناره­ها و افزایش عمق آب رودخانه کاربرد فراوانی دارد. با توجه به کاربرد گسترده این سازه، شناخت الگوی جریان اطراف آن از اهمیت فراوانی برخوردار است. از آن­جا که الگوی جریان در این ناحیه پیچیده و دارای ماهیت سه­بعدی است، شبیه­سازی آن در این تحقیق به­صورت سه بعدی انجام پذیرفت. شبیه­سازی جریان عبوری از آب­شکن مستغرق توسط نرم­افزار FLOW-3D صورت گرفت. برای مدل­سازی سطح آزاد از روش VOF و برای شبیه­سازی آشفتگی­ از مدل RNG k-ε استفاده شده است. بر اساس مقایسه نتایج حاصل از شبیه­سازی عددی در خصوص پارامترهای سرعت طولی و عمق جریان مشخص شد مدل عددی می‌تواند به­خوبی عبور جریان از آب­شکن مستغرق را شبیه‌سازی نماید. در ادامه اثر طول آب­شکن بر پروفیل­های سرعت، سطح آزاد و الگوی جریان بررسی شد. بر اساس نتایج به­دست آمده، با افزایش طول آب­شکن سرعت بیشینه طولی در دماغه آب­شکن افزایش ‌یافت. در حالت آب­شکن با طول 1/0 متر این سرعت 24 درصد و در حالت آب­شکن با طول 4/0 متر این سرعت 59 درصد نسبت به سرعت متوسط افزایش نشان ‌داد. هم­چنین با افزایش طول آب­شکن سطح آب در بالادست افزایش می‌یابد.