بررسی الگوی جریان اطراف آبشکن غیرمستغرق در قوس90 درجه در کانالهای باز

رودخانه¬ها از دیرباز به عنوان یکی از اساسی¬ترین منابع تأمین آب، مورد توجه انسان بوده¬اند ؛ به¬طوری¬که تمدن¬های بزرگ بشری برای بهره¬گیری از نعمت آب در حاشیه رودخانه¬ها شکل گرفته¬اند و از این رو نقش حیاتی در زندگی بشر ایفا می¬کنند .جریان در رودخانه¬ها و مجاری باز در مسیر حرکت خود علاوه بر عبور از مسیر¬های مستقیم ناچار به گذر از مسیر¬هایی با انحناهای مختلف می¬باشد. با ورود جریان به قوس رودخانه¬ها، در اثر نیروی گریز از مرکز و اندرکنش آن با گرادیان¬های جانبی فشار ناشی از شیب جانبی سطح آب، جریانی تشکیل می¬شود که به جریان ثانویه موسوم است .در این جریان، آب در تراز بالاتر کانال به طرف قوس خارجی رانده می¬شود و در نزدیکی بستر به سمت قوس داخلی حرکت می¬کند. در اثر اندرکنش بین جریان-های ثانویه و عدم یکنواختی پروفیل سرعت در عمق، الگوی جریانی به نام جریان حلزونی تشکیل می¬شود که این الگوی جریان، باعث ایجاد آشفتگی شدید و توپوگرافی نامنظم می¬شود که باعث افزایش سرعت در قوس خارجی و در نتیجه موجب فرسایش آن و کاهش سرعت در جداره دخلی و در نتیجه رسوب¬گذاری در این منطقه می¬شود. یکی از راه¬های تثبیت ساحل خارجی قوس رودخانه¬ها استفاده از آبشکن می¬باشد. با بکارگیری آبشکن در این مسیر پیچیدگی رفتار جریان به دلیل ترکیب دو جریان اطراف آبشکن و جریان در قوس افزایش می¬یابد. بنابراین درک هیدرولیک جریان در قوس رودخانه¬ها با وجود آبشکن مورد مطالعه بسیاری از محققان می¬باشد و شبیه¬سازی جریان در کانال قوسی با حضور آبشکن به شناخت رفتار آن کمک فراوانی می¬کند .در این پایان¬نامه با استفاده ازنرم¬افزار fluent بصورت سه بعدی به شبیه¬سازی رفتار سه بعدی جریان اطراف آبشکن مستقر در نیمه قوس خارجی استفاده شده است. برای شبیه¬سازی سطح آزاد از روش حجم سیال و برای بستن معادلات ناویراستوکس از مدل k-? rng استفاده شده است. دراین تحقیق ابتدا الگوی جریان اطراف آبشکن مستقیم با دماغه صاف در قوس 90 درجه مورد بررسی قرار گرفت سپس با صحت سنجی نتایج عددی با داده¬های آزمایشگاهی آقای پناهپور و مطابقت خوب نتایج حاصل با هم در مرحله بعد به منظور تاثیر پارامتر ضخامت این نوع آبشکن بر الگوی جریان، شبیه¬سازی با پنج ضخامت متفاوت آبشکن انجام شد وشاهد کاهش طول ناحیه جدا¬شدگی و تنش برشی ماکزیمم بی¬بعد شده بستر در مقاطع مختلف قوس شدیم. همچنین برای شناخت رفتار جریان اطراف آبشکن ها با شکل هندسی دیگر دماغه تحت تأثیر ضخامت آبشکن ، شبیه¬سازی اطراف آبشکن¬های مستقیم دماغه گرد انجام گرفت که موید کاهش ابعاد ناحیه جدا¬شدگی، ناحیه سکون، تنش برشی ماکزیمم بی¬بعد شده و تقریبا کاهش سرعت ماکزیمم می¬باشد. با مقایسه نتایج حاصل، اثر شکل دماغه مشخص شد که نشانگر کاهش ابعاد ناحیه جداشدگی ،کاهش مقدار و حجم ناحیه با تنش برشی ماکزیمم، افزایش تراز سطح آب در محل استقرار و پایین¬دست آبشکن¬های دماغه گرد نسبت به دماغه صاف می¬باشد. همچنین اثر توام آنها بر رفتار جریان مشخص شد .در ادامه، اثر طول آبشکن با دو نوع شکل دماغه صاف و گرد انجام شد که شاهد افزایش ابعاد ناحیه جدایی جریان، افزایش تنش برشی ماکزیمم بی¬بعد شده با افزایش طول شدیم و در نهایت تأثیر توام شکل دماغه و طول آبشکن مشخص شد.