شبیه سازی سه بعدی الگوی فرسایش و رسوب گذاری در محل اتصال کانال های روباز مستطیلی

محل تلاقی رودخانه ها از اجزاء مهم مورفولوژیکی سیستم های رودخانه ای می باشد. جریان ورودی از شاخه فرعی باعث تغییرات شدید الگوی جریان، بوجود آمدن پدیده فرسایش و رسوبگذاری که در نهایت باعث تشدید فرسایش سواحل می¬شود. بررسی خصوصیات جریان در محل تلاقی رودخانه ها و کانالهای رو باز یکی از موضوعات مورد بحث مدلهای ریاضی سه بعدی در دهه اخیر بوده است. در این پایان نامه با استفاده از مدل سه بعدی (که تا کنون استفاده نشده است) ابتدا برای شبیه سازی ساختار جریان بویژه نیمرخ سطح آب و الگوی جریانهای ثانویه در محل تلاقی کانالهای روباز مستطیلی با زاویه اتصال 90 درجه استفاده شد. مدل مذکور از یک شبکه ساختار استفاده می¬کند و با حل همزمان معادلات ناویر استوکس و استفاده از مدل اغتشاش استاندارد شبیه سازی را انجام می دهد. مش مورد نیاز توسط یک برنامه کامپیوتری نوشته شده تهیه می شود و در مدل عددی فراخوانی می¬شود. واسنجی دقیق مدل با استفاده از نتایج اندازه گیری وبر و همکاران در دانشگاه iowa استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل با دقت بسیار مناسبی پروفیل سطح آب و مقادیر سرعت را در مقاطع مختلف شبیه سازی می¬نماید. بیشترین اختلاف بین مقادیر عمق و سرعت جریان محاسبه شده و اندازه گیری شده در داخل ناحیه جداشدگی جریان می باشد، که ناشی از عدم دقت مدل اغتشاش استاندارد در نواحی چرخشی جریان می باشد. پس از صحت سنجی مدل تاثیر زوایای اتصال 45، 90 و 135 درجه بر هیدرولیک جریان بخصوص تنش برشی بستر، ابعاد ناحیه جداشدگی، الگوی جریان ثانویه و پروفیل های سرعت و سطح آب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش زاویه اتصال ابعاد ناحیه جداشدگی افزایش می یابد. شبیه سازی رسوب برای تلاقی 60 درجه انجام شد و واسنجی این شبیه سازی با استفاده از داده های آزمایشگاهی قبادیان (1385) در دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. نتایج این قسمت نشان داد که مدل عددی در حالت کلی الگوی فرسایش و رسوبگذاری را به درستی تشخیص می دهد. هرچند از نظر کمی مراکز عمق فرسایش و ارتفاع رسوبگذاری محاسبه شده با داده های اندازه گیری مقداری اختلاف دارند. بطور کلی مدل در شبیه سازی الگوی رسوب و فرسایش در مقایسه با الگوی جریان ضعیفتر عمل می کند.