مدل‌سازی عددی تاثیر زوایای متفاوت بازشدگی سیلاب‌دشت‌ها بر توزیع تنش برشی و سرعت سیال در کانال‌های غیرمنشوری مرکب

کانال‌های مرکب، مقطع عرضی بسیاری از رودخانه‌ها به ویژه در بازه‌های مجاور مناطق مسکونی و زراعی را تشکیل می‌دهند. بررسی رفتار هیدرولیکی کانال‌های مرکب، در طرح‌های کنترل سیلاب و ساماندهی رودخانه‌ها اهمیت فراوانی دارد. در این پژوهش، با مدل‌سازی کانال مرکب بتنی با نرم‌افزار انسیس فلوئنت با کمک مدل آشفتگی kεو روش مدل حجم سیال، تنش برشی و سرعت میانگین جریان در کانال مرکب با سیلاب‌دشت‌های واگرا به ازای زوایای بازشدگی متفاوت تعیین گردید. همچنین، شرایط مرزی برای جریان در کانال مورد بررسی به‌صورت مرز ورودی نرخ جرمی جریان، مرز خروجی به‌صورت خروجی فشار، مرزهای جامد به‌صورت دیوار بدون لغزش و بدون زبری و مرز بالایی کانال به‌صورت دیوار بدون لغزش و بدون زبری تعریف شده‌اند. مدل‌سازی صورت گرفته و مقایسه بین داده‌های آزمایشگاهی و نتایج پژوهش حاضر، نشان داد که بیش‌ترین سرعت در کانال با زاویه بازشدگی سه درجه رخ داده و با افزایش زاویه بازشدگی، سرعت جریان نیز کم‌تر شده است. علاوه بر آن، ماکزیمم تنش برشی ایجاد شده در کانال مرکب با زاویه بازشدگی کمتر اتفاق افتاده؛ به‌عبارت دیگر، هرچه زاویه بازشدگی سیلابدشت بیشتر شده مقدار تنش برشی سیال نیز سیر نزولی پیدا کرده است.

Numerical Modeling of the Effect of Different Angles of Floodplain Divergence on Shear Stress Distribution and Fluid Velocity in Compound Non-Prismatic Channels

Compound channels form the cross section of many rivers, especially in adjacent areas of residential and agricultural areas. Investigation of hydraulic behavior of compound channels is of great importance in floodplain control and river management plans. In this study, by modeling a concrete compound channel with Ansys Fluent software using kε turbulence model and VOF method, shear stress and average flow velocity in compound channel with divergent floodplains were determined for different divergence angles. Also, the boundary conditions for flow in the studied channel are defined as input mass flow rate, output limit as pressure outlet, solid boundaries as nonslip and rough wall and upper channel boundary as nonslip and rough wall. The modeling and comparison between the laboratory data and the results of the present study showed that the maximum velocity in the channel occurs with a divergence angle of 3 degrees and with increasing the divergence angle, the flow velocity also decreases. In addition to, maximum of shear stress in the compound channel occurs with a lower divergence angle; In other words, as the divergence angle of the floodplain increases, the amount of shear stress of the fluid also decreases.