بررسی تاثیر موقعیت و زاویه تلاقی رودخانه فرعی بر الگوی جریان در قوس 180 درجه

رودخانه ها به ندرت دارای مسیر مستقیم می باشد و همواره در یک الگوی سینوسی مسیر خود را طی می کنند. اتصال رودخانه فرعی به رودخانه اصلی در محل قوس، الگوی متعارف جریان در قوس رودخانه را کاملاً به هم می ریزد. الگوی اخیر نه تنها تحت تاثیر نیرو های گریز از مرکز و گرادیان های طولی و عرضی فشار قرار دارد بلکه متاثر از مومنتم جریان کانال فرعی نیز می باشد. شناخت دقیق چنین پدیده ای نیار به مطالعات وسیعی دارد. خاصیت سه بعدی جریان در محل تلاقی ، لزوم بررسی الگوی جریان را با مدل های عددی سه بعدی مطرح می سازد. بنابراین در این پایان نامه از مدل سه بعدی ssiim1 برای شبیه سازی ساختار جریان استفاده شد. مدل مذکور از یک شبکه ساختار غیر متعامد استفاده می کند و با حل همزمان معادلات ناویر استوکس و استفاده از مدل اغتشاش k-? استاندارد شبیه سازی را انجام می دهد. مش مورد نیاز توسط یک برنامه کامپیوتری نوشته شده و در مدل عددی فراخوانی می شود. به منظور واسنجی مدل در ابتدا نتایج حل عددی جریان در تقاطع قائم دو کانال مستقیم با استفاده از نتایج آزمایشگاهی وبر و همکاران مقایسه شد. در مرحله بعد، خم ساده (فاقد تقاطع) مدل سازی شده و نتایج آن بر مبنای نتایج آزمایشگاهی پیرستانی مورد صحت سنجی قرار گرفت. پس صحت سنجی مدل، اثر چهار زاویه اتصال کانال فر عی 30، 60، 90 و 115 درجه که در سه موقعیت 45، 90 و 135 درجه از ابتدای قوس به کانال u شکل می پیوندد بر سرعت جریان، تغییرات تراز سطح آب، توزیع تنش برشی و قدرت جریان ثانویه بررسی شد. نتایج نشان داد افزایش زاویه اتصال کانال فرعی، افزایش ابعاد ناحیه جداشدگی، سرعت طولی جریان در مجاورت قوس داخلی، حداکثر تنش برشی بستر و شدت جریان ثانویه، حداکثر اختلاف تراز سطح آب در بالادست و پایین دست محل تلاقی و شدت جریان حلزونی افزایش می یابد. همچنین با افزایش زاویه تلاقی از 30 به 115 درجه مقدار سرعت طولی حداکثر 71 درصد کاهش و در ساحل مقابل حداکثر 23 درصد افزایش می یابد. علاوه بر این افزایش زاویه اتصال از 30 به 115 درجه حداکثر تنش برشی در محل اتصال 59 درصد افزایش یافته است. نتایج نشان داد با افزایش موقعیت اتصال کانال فرعی از 45 به 135 درجه از ابتدای قوس، ابعاد ناحیه جداشدگی، حداکثر تنش برشی بستر و حداکثر اختلاف تراز سطح آب در بالادست و پایین دست محل تلاقی را کاهش می یابد. با این حال تغییرات قابل ملاحظه ای در پروفیل های قائم سرعت طولی جریان خصوصاً در مجاورت دیوار خارجی قوس و شدت جریان ثانویه مشاهده نشد.