شبیه سازی عددی انواع مشخصه های هیدرولیکی جریانهای ثانویه در کانالهای باز مثلثی

استفاده از مجاری طبیعی و مصنوعی جهت هدایت آب، کاربرد فراوان داشته و تخمین سرعت متوسط عمقی و تنش برشی در آن ها از اهمیت زیادی برخوردار است. اطلاعات سرعت متوسط عمقی را می توان علاوه بر تعیین سرعت متوسط مقطع و دبی، در تعیین ضریب پراکندگی طولی آلودگی نیز استفاده نمود. تنش برشی نیز در تخمین پارامترهایی چون فرسایش و حمل رسوب از عوامل عمده و اساسی بشمار می رود. از اینرو بررسی شرایط جریان در کانال های باز در سیستم انتقال آب به منظور طراحی و عملکرد بهینه کانال ها از مسایل مورد توجه بسیاری از محققین می باشد. جریان عبوری از کانال ها دارای سه مولفه سرعت، یک مولفه در جهت جریان و دو مولفه در جهت عرضی کانال است. نوسانات سرعت نسبت به سرعت متوسط عمقی، سبب ایجاد آشفتگی می شود. در اثر غیر همگن بودن این نوسانات، یک سری گردابه های چرخشی در مقطع کانال ایجاد شده که سلول های جریان ثانویه نامیده می شوند. سلول های تولید شده در اثر این نوسانات، سبب ایجاد تنش برشی عرضی در جداره های کانال شده و در نتیجه بحث فرسایش و آبشستگی جداره های کانال را مطرح می کنند. در تحقیق حاضر جریان در کانال باز مثلثی به کمک نرم افزار ansys-cfx مدل سازی گردید. قابلیت (cfd) در مدل سازی سلول های جریان ثانویه، پارامترهایی نظیر سرعت متوسط عمقی و تنش برشی موضعی و مواردی از جمله اثر زبری جداره ها، نسبت ابعادی کانال، هندسه کانال و ... روی سلول های جریان و مشخصات جریان بررسی گردید. با صحت سنجی نتایج مدل عددی ساخته شده، با اطلاعات آزمایشگاهی که در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه فردوسی مشهد انجام گردید و اطلاعات آزمایشگاهی دیگر محققین، توافق خوبی مشاهده گردید.پس از اطمینان از قابلیت نرم افزار در مدل سازی شرایط جریان در کانال ها، انواع مدل های آشفتگی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از عملکرد بهتر مدل آشفتگی تنش برشی رینولدز ssg در مدلسازی سلول های جریان بود.