بررسی تأثیر شیب جانبی کانال ذوزنقه ای بر تنش برشی بستر و مشخصات پرش هیدرولیکی با استفاده از مدل Flow3D

نویسندگان

چکیده

در تحقیق حاضر تأثیر شیب جانبی کانال بر تنش برشی بستر و مشخصات پرش هیدرولیکی از جمله استهلاک انرژی، طول پرش و نسبت اعماق مزدوج مورد بررسی قرار گرفته‌ است. بدین منظور ابتدا مدل عددی فلو تری دی به کمک نتایج آزمایشگاهی منتشر شده برای کانال ذوزنقه‌ای با شیب بدنه ?? درجه واسنجی شده، مدل آر ان جی از بین مدلهای آشفتگی انتخاب گردید و سپس مدل برای شرایط هیدرولیکی متفاوت (عدد فرود بین ?/? تا ??) و دو شیب ?? و ?? درجه بدنه کانال اجرا و نتایج بدست آمد. نظر به اهمیت تنش برشی، که معمولاً در مطالعات آزمایشگاهی بررسی نمی‌شود، در این مطالعه علاوه بر مشخصات پرش، توزیع تنش بستر در هر سه کانال محاسبه گردید. نتایج حاصل رفتار متفاوت پرش و تنش برشی در فلوم ذوزنقه‌ای با شیب ?? درجه را نشان میدهد بطوریکه عدم تقارن پرش در آن بسیار ملموس بوده و تمرکز تنش برشی در سمت چپ فلوم مشاهده می‌شود. مقایسه نمودارهای تنش برشی حاکی از کاهش چشمگیری مقادیر تنش برشی بعد از پرش بوده که بیشترین آن مربوط به فلوم با شیب جانبی ?? درجه است. همچنین مشخص گردید که با افزایش شیب جانبی میزان تنش برشی و نسبت اعماق مزدوج افزایش و میزان افت انرژی و طول پرش کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Studying the Effect of Trapezoidal Channel Side Slope on the Bed Shear Stress and Hydraulic Jump Characteristics Using Flow3D Model

نویسندگان [English]

  • Hooman Hajikandi
  • Saber Ebrahimiyan
  • Mahmood Shafai Bajestan
  • Saeed Jamali
  • Ebrahim Asadi
چکیده [English]

One of the most important issues to be considered in trapezoidal channels is the effect of side slope effects on the shear stress and jump characteristics including energy loss, jump length and conjugate depths ratio which have been studied in this study. For this purpose, at first, model has been calibrated by using an experimental results published for trapezoidal channel of ?? degree side slope, the RGN model was selected from the turbulent models, and then the model for different hydraulic conditions (Froude number between ?.? to ??) and two slopes of ?? and ?? degrees has been performed and the results have been obtained. Due to the shear stress importance, which is usually not investigated in experimental researches, in this study the distribution of bed shear stress has been calculated in all three channels side slopes, and also the hydraulic jump characteristics. The results of this study on the three side slopes show different behavior of hydraulic jumps and shear stress in trapezoidal channel of ?? degree side slope, in which the asymmetry of jump is very tangible and the shear stress concentration is observed on the left side of the channel wall. Comparison of the shear stress results show a significant reduction in shear stress after jump which the maximum amount of this reduction is related to the trapezoidal channel of ?? degree side slope. It was also found that by increasing the side slope the amounts of shear stress and the sequent depths ratio increase, and the amounts of energy loss and length of jump decrease.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Computational Fluid Dynamics
  • Hydraulic jump
  • Relative Energy Loss
  • Shear Stress
  • Trapezoidal Channel
  • Turbulence RNG Model