مطالعه اثر زاویه اتصال بر ویژگی‌های جریان در کانال‌های متقاطع

برخورد دو جریان با یکدیگر پدیده‎ای است که در سازه‌های دست­ساز بشر مانند شبکه‌های آبیاری، آب و فاضلاب و مجاری طبیعی مانند رودخانه‌ها مشاهده می‌شود. در این تحقیق با بهره­گیری از مدل آشفتگی RSM و روشVOF  در نرم افزار فلوئنت، جریان متقاطع در کانال‌های مستطیلی مدل­سازی شده است. تأثیر زاویه اتصال کانال فرعی به کانال اصلی در زوایای30، 45، 60 و 90 درجه بر الگوی جریان و سطح آب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد با کاهش زاویه تقاطع، تراز سطح آب در بالادست تقاطع روند کاهشی و در پایین‌دست ناحیه تقاطع روند افزایشی دارد. عمق‌های بالادست تقاطع به ترتیب حدود 2%، 3/4%، 6% و 9% بالاتر از عمق‌های پایین­دست تقاطع در زوایای 30، 45، 60 و 90 درجه می­باشند. همچنین یک ناحیه جدایی جریان در پایین­دست تقاطع و یک ناحیه سکون در گوشه بالادست تقاطع و در داخل کانال اصلی تشکیل می­شود. کاهش زاویه اتصال به کانال اصلی باعث کاهش ابعاد این نواحی و همچنین کاهش آشفتگی جریان در پایین­دست محل تقاطع جریان می‌شود. شبیه سازی توزیع تنش برشی نیز نشان می‌دهد که تمرکز بالایی از تنش در دیواره روبروی تقاطع وجود داشته و در زوایای اتصال بزرگتر، مقدار این تنش افزایش می‌یابد. با افزایش زاویه تقاطع کانال‌ها، ابعاد ناحیه جدایی جریان نیز توسعه پیدا کرده و عرض مفید برای عبور جریان به پایین‌دست کاهش می‌یابد. با کاهش زاویه برخورد دو جریان و در نتیجه کاهش ابعاد ناحیه جدایی مشکلات ناشی از برخورد دو جریان کاهش می‌یابد.