مقایسه آزمایشگاهی مولفه‌های سه بعدی سرعت جریان پیرامون آبشکن t شکل مستقر در قوس 90 درجه با بستر صلب با نتایج نرم‌افزار flow3d

نرم‌افزار flow3d یکی از ابزار پویایی سیالات محاسباتی می‌باشد که برای حل معادلات ناویراستوکس در حالات مختلف برای تعیین الگوی جریان طراحی شده است. یکی از انواع جریانهای پیچیده، که از گذشته تاکنون بسیار مورد توجه بوده، جریان پیرامون آبشکن می‌باشد. علاوه بر آن، اگر این سازه در قوس قرار گیرد، تعیین مولفه‌های سه بعدی سرعت جریان به مراتب پیچیده‌تر می‌گردد. با توجه به سختی انجام آزمایشها در حالات مختلف، و با در نظر گرفتن فراسنجهای متفاوت موثر در تعیین الگوی جریان، نقش نرم‌افزارهای عددی، از جمله flow3d ، بیشتر نمایان می‌شود. در این مقاله، با توجه به داده‌های آزمایشگاهی موجود در مورد آبشکن t شکل مستقر در قوس 90 درجه با بستر صلب، به بررسی مولفه‌های سه بعدی سرعت خروجی از نرم‌افزار flow3d، و مقایسه­ی آنها با نتایج آزمایشگاهی پرداخته شده است. مولفه‌های سه‌بعدی سرعت در مقاطع مختلف طولی، عرضی و مسطحه مقایسه، و مقدار متوسط خطای داده‌های عددی در حالات مختلف محاسبه شدند. بیشترین مقدار متوسط خطای مشاهده‌شده بین شبیه عددی و آزمایشگاهی مربوط به داده‌های سرعت عمقی جریان در مقطع عرضی بوده، که این خطا برابر با 17 درصد می‌باشد. همچنین، مقادیر متوسط خطای اندازه‌گیری شده مربوط به سرعتهای طولی و عرضی جریان نیز به ترتیب برابر با 6 و 10 درصد می‌باشد. بطور کلی، نتایج به دست آمده حاصل از مقایسه‌های صورت گرفته بیانگر تطابق مناسب بین شبیه عددی flow3d و داده‌های آزمایشگاهی می‌باشند و این به معنای توانایی بالای این نرم‌افزار در شبیه‌سازی الگوی جریان پیرامون سازه‌های آبی موجود در قوس رودخانه نظیر آبشکن است.

Experimental Comparison of 3D Components of Flow Velocity Around a Tshaped Spur Dike Located in a 90 Degree Bend with Rigid Bed Using the Results of the Flow3D Software Program

The Flow3D is one of the computational fluid dynamics software programs designed to solve NavierStokes equations under various conditions in order to determine the flow pattern. The flow around the spur dike is one instance of various complex flows, which has long been an intriguing phenomena. Moreover, placing such structures in a bend would make the determination of 3D components of the flow velocity even more complicated. Considering the difficulty of conducting experiments in different situations and the various parameters affecting the flow pattern determination, the need to use numerical software programs, such as the Flow3D, would be more significant. With the experimental data on the Tshaped spur dike located in a 90 degree bend with rigid bed, this paper has studied the 3D components of the output velocity of the Flow3D and compared them with the experimental results. The 3D components of the flow at longitudinal section, cross section, and plan views were compared and the average of the numerical data error was calculated under various conditions. The average error, 1>%, was observed between the numerical and experimental model of the flow vertical velocity data occurring at the cross section 17%. Moreover, the measured average error values of the longitudinal and transverse velocities of the flow were 6% and 10%, respectively. The results obtained from the comparisons indicated a significant similarity between the numerical model of the Flow3D and experimental data, demonstrating the enhanced capability of such software programs in simulating the flow pattern around hydraulic structures such as spur dikes placed in river bends.