بررسی عددی و آزمایشگاهی الگوی جریان در تقاطع 90 درجه کانال‌های مستطیلی

در این مقاله دینامیک و الگوی جریان در تقاطع کانال‌های مستطیلی مورد بررسی قرار گرفته است. زاویه تقاطع کانال‌های اصلی و فرعی 90 درجه‌ بوده است. سرعت جریان به‌وسیله سرعت‌سنج داپلر صوتی و عمق جریان با عمق‌سنج نقطه‌ای اندازه‌گیری شده و الگوی جریان برای دو حالت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی بردارهای سرعت جریان در جهت‌های مختلف و همچنین برای مقدار متفاوتی از نسبت‌های دبی جریان (نسبت دبی جریان در کانال بالادست به کل دبی جریان) مورد توجه بوده است. مقایسه نتایج مدل عددی و آزمایشگاهی نشان داد که شبیه‌سازی جریان‌های ثانویه به‌خوبی توسط مدل انجام شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که از ترکیب دو جریان بالادست و جریان کانال جانبی، جریان چرخشی به‌وجود می‌آید که ناحیه چرخشی جریان در کانال اصلی را نیز تحت‌تاثیر قرار می‌دهد. این جریان ثانویه که در پایین‌دست کانال اصلی به‌وجود می‌آید کاملاً تحت‌تاثیر نسبت دبی جریان در بالادست کانال اصلی به کل جریان می‌باشد. در محل تقاطع جریان در کانال اصلی و کانال فرعی جریان چرخشی به‌دست می‌آید که در سطح به‌سمت دیواره سمت راست کانال اصلی و در کف به‌سمت دیواره سمت چپ است. ابعاد ناحیه چرخشی، با افزایش نسبت دبی جریان کاهش می‌یابد. بردارهای سرعت جریان عرضی (v) و عمقی (w) در ابتدای ورود جریان جانبی از شدت بسیار پایینی برخوردارند و در محل برخورد دو جریان اصلی و فرعی مقدار آن‌ها به‌شدت افزایش می‌یابد. با ادامه حرکت جریان به‌سمت پایین‌دست پس از محل برخورد دو جریان دوباره شدت جریان‌های عرضی و عمقی کاهش یافته و جریان یک‌بعدی با سرعت طولی غالب در کانال اصلی برقرار می‌گردد. همچنین مشاهده شد در جایی که حداکثر تنگ‌شدگی جریان رخ داده است اندازه بردارهای عرضی جریان نیز حداکثر می‌باشد.