اثر تنگ ‌شدگی مقطع ناشی از آبشکن در قوس بر الگوی جریان با نرم‌افزار flow-3d

آبشکن ها یکی از انواع سازه‌های هیدرولیکی هستند که به منظور تثبیت جداره خارجی رودخانه ها و هدایت جریان مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به اهمیت شناخت الگوی جریان در اطراف آبشکن ها، در تحقیق حاضر ابتدا الگوی جریان در اطراف آبشکن t شکل، مستقر در یک کانال قوسی 90 درجه شبیه سازی شد. این کانال دارای بستر صلب بوده و به ترتیب دارای شعاع انحنا و نسبت شعاع به عرض 2.4 و4 است. برای شبیه سازی الگوی جریان از نرم افزار flow3d استفاده شده و سپس اثر تنگ شدگی مقطع بر الگوی جریان مورد بررسی قرار گرفت. جهت شناخت پروفیل سطح آب از مدل سطح آزاد vofو برای شبیه سازی تلاطم جریان حول آبشکن از مدل‌ آشفتگی rng k-ɛ استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که نتایج عددی و آزمایشگاهی تطابق به نسبت مناسبی دارند. نتایج حاصل از شبیه‌سازی های مختلف به ازای تنگ شدگی های 10، 20 و 25 درصدی مقطع کانال بیان گر این است که با افزایش تنگ‌شدگی مقطع، نوسانات سطح آب نیز بیش تر شده و بیش ترین ارتفاع در بالادست و کم ترین ارتفاع در پایین‌دست مربوط به آبشکن با ابعاد بزرگ تر است. علاوه بر این، گردابه‌ها نیز درطول بیش تری از قوس در ناحیه پایین‌دست آبشکن ظاهر می‌شوند.

Effect of Section Constriction Due to Tshaped Spur Dike in a Bend on Flow Pattern Using FLOW3D Software

Spur dikes are one of the many kinds of hydraulic structures, and they are employed in stabilizing rivers’ outer walls and redirecting the flow. Considering the importance of understanding flow pattern around the spur dikes, the present work firstly simulated the flow pattern around a Tshaped spur dike located in a 90 degree bend channel. The rigidbed channel’s curvature radius and radius to width ratio were respectively 2.4 and 4. FLOW3D was used in order to simulate the flow pattern, and the effect of section constriction on the flow pattern was studied afterwards. VOF was used for distinguishing the water surface profile from the open surface model, and RNG kɛturbulence model was employed to model the turbulent flow around the spur dike. The piece of research indicated an acceptable correspondence between numerical and experimental results. The results obtained through various simulations per 10, 20 and 25% constrictions of the section indicated that increase in section constriction would increase the water surface fluctuations, and the maximum height upstream and the minimum height downstream were observed in the case of the large spur dike. In addition, the vortices appear over a longer area of the bend, downstream the spur dike.