مقایسه نتایج تحلیلی و مدلسازی عددی جریان آشفته روی برآمدگی کف کانال

یکی از بحث های مهم در هیدرولیک کانال های باز، بررسی اثر یک برآمدگی در کف کانال است. زیرا اثراین پدیده درطراحی برخی تاسیسات اندازه گیری دبی، طراحی سرریزها وکنترل پرش هیدرولیکی بسیار مهم تلقی می شود. بیشتر جریانات سیالی موجود در طبیعت مانند جریان آب در رودخانه ها و کانال های باز دارای ماهیتی آشفته هستند. در این تحقیق شبیه سازی عددی جریان در یک کانال باز که دارای مانعی در کف کانال است با استفاده از روش حجم محدود انجام شده است. در مدل های عددی استفاده شده، ازمعادلات ناویراستوکس متوسط گیری شده زمانی رینولدز برای محاسبه میدان جریان، مدل های آشفتگی و و برای تعیین کمیتهای آشفتگی و نیز ازروش حجم سیال برای تعیین موقعیت سطح آزاد سیال استفاده شده است. در آخر برای صحت سنجی نتایج عددی، به حل سه مساله پرداخته شده است. در آزمون اول به بررسی پروفیل سطح آزاد و برخی رفتار جریان آشفته هنگام عبور از روی یک مانع نیمه استوانه ای چسبیده به کف کانال با استفاده ازشرایط مرزی متقارن برای دیواره های جلویی و عقبی مدل، مدل آشفتگی برای محاسبه پارامترهای آشفتگی و روش حجم سیال برای بررسی پروفیل سطح آب می پردازیم و در آخر نتایج را با نتایج تحلیلی مقایسه می کنیم. آزمون اول در واقع مجموعه بزرگی از مدلسازی ها با اعداد فرود متفاوت را شامل می شود که فقط نتایج آن به عنوان نمونه برای یک عدد فرود ارائه شده است. در دو آزمون بعدی نتایج عددی جهت صحت سنجی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می شوند. در آزمون دوم، یک فلوم آزمایشگاهی با مقیاس یک به یک مدلسازی عددی شده که دارای یک مانع مستطیلی در کف فلوم می باشد و از انواع شرایط مرزی دیواره، متقارن، شرایط مرزی باز و شرایط ورودی و خروجی به تناسب رفتار جریان به همراه مدل آشفتگی برای تعیین کمیت های آشفتگی و روش حجم سیال برای بررسی پروفیل سطح آزاد جریان و تابع دیوار بالارونده برای مدل کردن رفتار جریان نزدیک دیواره، استفاده شده و جهت صحت سنجی و دقت نتایج عددی آنها را با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه می کنیم. در آزمون آخر نیز یک نمونه آزمایشگاهی دیگر با مقیاس یک به یک مدلسازی عددی شده است و علاوه بر شرایط موجود در آزمون دوم از مدل آشفتگی و تابع دیوارخودکار نیز استفاده شده و برای صحت سنجی نتایج عددی حاصل با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. آزمون اول نشان داد که در نظر نگرفتن آشفتگی می تواند صحت نتایج را دچار مشکل نماید و دو آزمون بعدی حاکی از آن بودند که تطابق بسیار خوب و نزدیکی بین نتایج عددی و آزمایشگاهی وجود دارد و کارهای عددی می توانند جایگزین مناسبی برای مدل ها و کارهای آزمایشگاهی در زمینه مدلسازی کانال های دارای برآمدگی در کف باشند