کانال های روباز ذوزنقه ای یکی از رایج ترین و بهینه ترین مقاطع مورد استفاده در سیستم های انتقال آب است. جریان عبوری از کانال ها دارای سه مولفه سرعت، یک مولفه در جهت جریان و دو مولفه در جهت عرضی کانال، است. نوسانات سرعت عرضی نسبت به سرعت عمق میانگین، سبب ایجاد آشفتگی می شود. در اثر ناهمگنی این نوسانات، یک سری گردابه های چرخشی در مقطع کانال ایجاد شده که سلول های جریان ثانویه نامیده می شوند. سلول های تولیدی در اثر این نوسانات، سبب ایجاد تنش برشی عرضی در جداره های کانال شده و در نتیجه فرسایش و آبشستگی جداره های کانال مطرح می گردد. از آنجایی که بررسی آزمایشگاهی شرایط جریان در کانال ها هزینه های زمانی و مالی زیادی در برداشته و نیازمند دسترسی به آزمایشگاه های مجهز است، نیاز به بهره گیری از دینامیک سیالات محاسباتی و ابزارهای کمکی نظیر نرم افزارهای محاسباتی وجودخواهدداشت. در تحقیق حاضر، پس از مروری بر دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) با انتخاب نرم افزار ansys cfx، جریان در کانال های ذوزنقه ای مدل سازی گردید. قابلیت cfd در مدل سازی سلول های جریان ثانویه و پارامترهایی نظیر سرعت عمق میانگین و تنش برشی بستر بررسی گردید. با صحت سنجی مدل عددی ساخته شده براساس نتایج آزمایشگاهی تومیناگا و همکاران (1989) توافق خوبی مشاهده گردید. نتایج حاکی از عملکرد بهتر مدل آشفتگی تنش برشی رینولدزssg در مدل سازی سلول های جریان بود. سطح همگرایی به دلیل پایداری نتایج در آن به عنوان سطح همگرایی بهینه انتخاب شد. با افزایش یکنواخت زبری جداره ها، ابعاد و محل قرارگیری سلول ها تغییر یافته، سرعت متوسط عمقی کاهش و تنش برشی مرزی افزایش می یابد. با ایجاد زبری غیریکنواخت تعداد سلول های ایجاد شده در مقطع کاهش می یابد. تغییر در شیب کف کانال تغییری در روند شکل گیری سلول ها ایجاد نمی کند. افزایش در نسبت ابعادی کانال سبب کاهش محسوس در ابعاد سلول های جریان می شود. با افزایش نسبت ابعادی کانال بعد طولی سلول مستقر در گوشه-ی کانال به گونه ای افزایش می یابد که به روی سلول کف کشیده شده و در مولفه های سرعت اثر میرایی ایجاد خواهد کرد.

چکیده: مقاطع مرکب شامل یک مقطع اصلی و یک یا دو دشت سیلابی می باشند. در هنگام سیل، جریان آب مقطع اصلی را پر کرده و وارد دشتهای سیلابی می شود. ضریب زبری دشتهای سیلابی معمولاً بسیار بیشتر از زبری مقطع اصلی است. در نتیجه جریان در مقطع اصلی خیلی سریعتر از دشتهای سیلابی بوده و بدلیل گرادیان سرعت، تنش برشی قابل ملاحظه ای در مرز بین مقطع اصلی و دشتهای سیلابی ایجاد می شود. تنش ایجاد شده، هیدرولیک جریان در مقاطع مرکب را شدیداً تحت تاثیر قرار می دهد. پیش بینی درست ظرفیت دبی و توزیع آن در رودخانه های سیلابی، جهت طراحی، بهره برداری و نگهداری از رودخانه ها بسیار حائز اهمیت بوده و اهمیت این موضوع در پیش بینی سیل و انجام اقدامات لازم در مقابل خطرات سیل را دو چندان می کند. مطالعات اخیر نشان داده است که روش های معمول محاسبه دبی جریان رودخانه ها در مواقع سیلاب، بدون دقت لازم می باشند. به این منظور روش های اصلاحی زیادی توسط پژوهش گران ارایه شده است. این روش ها دارای محاسبه های طولانی بوده و گاهی نیاز به حل عددی معادلات دیفرانسیل دارند. در این تحقیق به عنوان یک راه حل جدید، روش درخت تصمیم m5 برای محاسبه دقیق دبی جریان در مقاطع مرکب پیشنهاد شده است. مدل m5 در مقایسه با روش های دیگر، دقت محاسبه های دبی جریان در مقاطع مرکب آزمایشگاهی را تا حد زیادی بهبود داده است. بطوریکه در اینحالت ریشه دوم میانگین مجموع مربعات خطا به 25 درصد، ضریب تعیین 983/0 و متوسط خطا به 58/16 درصد رسید.