مدل سازی عددی توزیع عرضی سرعت در مقاطع مرکب پیچانرود

مطالعه هیدرولیک جریان در قوس رودخانه ها همواره مورد توجه محققان و مهندسان بوده است. در محل قوس، تغییرات عمق جریان، سرعت و تنش برشی در عرض رودخانه ها بسیار شدید بوده و باعث ایجاد جریان حلزونی و فرسایش قوس خارجی و رسوبگذاری در قوس داخلی می شود. این وضعیت برای رودخانه هایی که دارای دشت های سیلابی هستند بسیار پیچیده تر است. در این شرایط، جریان وارد دشت های سیلابی شده و انتقال مومنتوم بین مقطع اصلی و دشت های سیلابی، باعث تغییر جهت جریان ثانویه می شود. در این مقاله، از یک مدل ریاضی شبه دوبعدی برای شبیه سازی توزیع عرضی سرعت در رودخانه های سیلابی پیچانرود استفاده شده است. این مدل ریاضی توام با روابط بدون بعد جریان ثانویه در دستگاه منحنی الخط به‌صورت عددی حل شده است. مهم‌ترین نتیجه به‌دست آمده از این پژوهش که بر خلاف ساختار جریان در مقاطع ساده پیچانرود است، بیانگر این است که مقادیر بیشینه و کمینه سرعت به‌ترتیب در قوس های داخلی و خارجی اتفاق می‌افتد. این نتیجه با داده های آزمایشگاهی توزیع عرضی سرعت در مقاطع مرکب پیچانرود همخوانی دارد. همچنین نتایج حل عددی در مقایسه با نتایج روش اروین و همکاران از دقت بهتری برخوردار است. متوسط خطای نسبی روش پیشنهادی برای محاسبه سرعت جریان در مقطع اصلی حدود 6 درصد و برای روش اروین و همکاران بیش از 10 درصد است.