مطالعه تحلیلی میدان جریان در کانال‌های مرکب غیرمنشوری با سیلاب‌دشت‌های همگرا با استفاده از روش اصلاح شده skm

ماهیت سه‌بعدی جریان در کانال‌های مرکب با سیلاب‌دشت‌های منشوری، پیش‌بینی توزیع سرعت و تنش برشی را برای مهندسین هیدرولیک به امری دشوار تبدیل کرده است. این پیچیدگی‌ها درمواقعی که سیلاب‌دشت‌ها از حالت منشوری به غیرمنشوری تغییر شکل دهند، افزایش قابل ملاحظه‌ای می‌یابد. در کانال‌های مرکب غیرمنشوری با سیلاب‌دشت‌های همگرا، به‌دلیل تغییرات هندسی کانال، تبادل جرم و به دنبال آن اندرکنش بین جریان سیلاب‌دشت‌ها و کانال اصلی افزایش می‌یابد. در این تحقیق براساس معادله دیفرانسیل ناویه استوکس (navier–stokes) متوسط گیری شده در عمق، یک روش تحلیلی ارائه و با استفاده از آن، توزیع سرعت متوسط در عمق و تنش برشی جداره در کانال مرکب غیرمنشوری با سیلاب‌دشت‌های همگرا مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور و جهت در نظر گرفتن تاثیر جریان ثانویه در معادله دیفرانسیل ناویه استوکس متوسط گیری شده در عمق، متوسط زمانی حاصل‌ضرب مولفه‌های سرعت، متناست با حاصل‌ضرب مولفه‌های سرعت متوسط در عمق، در نظر گرفته شده است. همچنین به دلیل غیر یکنواختی جریان شیب خط انرژی در معادله حاکم جایگزین شیب طولی کانال شده است. سپس نتایج سرعت متوسط در عمق و تنش برشی پیش‌بینی شده در کانال مرکب با سیلاب‌دشت‌های همگرا برای دو زاویه همگرایی 31/11 و 81/3 درجه، با نتایج حاصل از روش شیونو و نایت (shiono and knight method)، روش شیونو و نایت اصلاح شده به وسیله rezaei وknight  (2009)، (mskm) و نیز داده‌های آزمایشگاهی مربوطه مقایسه شده است. بررسی‌ها حکایت از انطباق بهتر داده‌های آزمایشگاهی و نتایج حاصل از روش تحلیلی ارائه شده، دارد.

Analytical Study of Flow Field in Non-Prismatic Compound Channel with Converging Floodplains Using Modified SKM

Prediction of flow filed in compound channel is an important task for hydraulic researches because of threedimensional nature of flow. The complexity of the problem increases, significantly, when floodplains geometry changes from prismatic to nonprismatic form. In nonprismatic compound channels with converging floodplains, the main feature consists of the mass and consequent momentum exchange between the floodplains and the main channel. In the present work based on the depthaveraged NavierStokes equation an analytical method is proposed and used to predict the depthaveraged velocity and boundary shear stress distribution in nonprismatic compound channels with converging floodplains.  In order to consider the effect of the secondary flows in the depthaveraged NavierStokes equation, temporal mean velocity components are assumed to be a portion of the depthaveraged velocity. Also, since the flow condition is not uniform; the flume bed slope has been replaced by the energy line slope. The results of the proposed analytical method are then compared with the experimental data, the modified SKM suggested by Rezaei and Knight (MSKM) and the SKM method. The study shows that there are good agreement between the results of the new analytical method and the experimental data.