مدلسازی عددی و فیزیکی خصوصیات جریان در کانال مرکب منشوری با زبری ناهمگن

مدلسازی خصوصیات جریان در کانال‌های مرکب یکی از مهمترین مسائل مهندسی هیدرولیک است. از مهمترین پارامترهای جریان در کانال‌های مرکب نیز می توان به تنش برشی ظاهری اشاره کرد که در اثر اختلاف سرعت جریان در کانال اصلی و سیلاب‌دشت‌ها در محل اتصال کانال اصلی به سیلاب‌دشت‌ها به وجود می‌آید. تنش برشی ظاهری باعث ایجاد آشفتگی و گردابه‌های سه بعدی در مرز کانال اصلی و سیلاب‌دشت‌ها می‌شود. اختلاف بین زبری کانال اصلی و سیلاب‌دشت‌ها نیز یکی دیگر از عوامل تشدیدکنندۀ تنش برشی ظاهری در مرز بین زیر مقاطع کانال مرکب است. در این تحقیق، خصوصیات جریان در کانال مرکب منشوری با زبری ناهمگن با استفاده از مدلسازی فیزیکی و عددی بررسی شده است. مدلسازی فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تهران و مدلسازی عددی آن با استفاده از نرم افزار دینامیک سیالاتی محاسباتی flow 3d انجام گرفته است. نتایج هر دو مدلسازی نشان می دهد که افزایش زبری سیلاب‌دشت‌ها موجب کاهش سرعت متوسط عمقی و نیز تشدید گرادیان تنش برشی مرزی جریان در محل اتصال مقطع اصلی و سیلاب‌دشت‌ها می‌شود. همچنین،  بررسی نتایج مدلسازی عددی نشان می دهد که نرم‌افزار flow 3d دارای دقت مناسب برای پیش بینی خصوصیات جریان در کانال مرکب با زبری ناهمگن است. ارزیابی عملکرد مدل‌های آشفتگی موجود در نرم‌افزار نیز نشان می دهد که مدل آشفتگی rng، نسبت به سایر مدل‌های آشفتگی، به دلیل مدلسازی بهتر گردابه‌ها در محل اتصال کانال اصلی و سیلاب‌دشت‌ها در مدلسازی خصوصیات جریان در کانال مرکب دارای عملکرد بهتری  است.