شبیه‌سازی عددی الگوی جریان روی سرریزهای جانبی لبه تیز و لبه پهن

سرریزهای جانبی بر روی دیواره جانبی کانال های اصلی تعبیه می شوند. با رسیدن جریان به سرریز جانبی، جریان اضافی از روی تاج سرریز جانبی ریزش کرده و به سمت کانال جانبی هدایت می شود. جریان درون کانال های دارای سرریز جانبی جزء جریان های متغیر مکانی محسوب می شود. در این مطالعه، جریان سه بعدی درون کانال های مستطیلی دارای سرریز جانبی با استفاده از نرم افزار flow3d شبیه سازی شد. برای شبیه سازی آشفتگی جریان از مدل های آشفتگی kε استاندارد و rng kε استفاده شد. بر اساس نتایج مدل سازی عددی، دقت مدل آشفتگی kε rng بیشتر از مدل آشفتگی kε استاندارد بود. همچنین برای تخمین تغییرات سطح آزاد جریان از روش حجم سیال استفاده شد. در این مطالعه، سرعت با دقت قابل قبولی پیش بینی شد. به عبارت دیگر، مقادیر میانگین قدر مطلق خطای نسبی (mare)برای مولفه های طولی، ضخامت و قائم به ترتیب برابر 0.480، 0.468 و 3.519 درصد محاسبه شد. سپس تاثیر عرض سرریزهای جانبی لبه تیز و لبه پهن بر روی مشخصات میدان جریان درون کانال اصلی در امتداد سرریز جانبی برای سه مدل مختلف با ضخامت؜های 0.01، 0.05 و 0.15 متر مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج حل عددی، با افزایش مقدار ضخامت تاج سرریز جانبی، مقدار تنش برشی در مجاورت تاج سرریز جانبی به شکل قابل ملاحظه ای افزایش یافت.

Numerical Simulation of the Flow Pattern on Sharp and Broad Crested Side Weirs

Side weirs are installed on the side wall of main channels. By reaching the flow to the side weir, the exceeded flow falls from the side weir crest and is directs to the side channel. The flow within the channels with side weirs is considered as spatially varied flow. In this study, the threedimensional flow in a rectangular channel with side weir was simulated by the FLOW3D software. For simulating the turbulence of the flow, the standard and RNG turbulence models were used. According to the modeling results, the accuracy of the RNG turbulence model was higher than that of the standard model. Furthermore, the Volume of Fluid (VOF) model was used for estimating the variations of the flow free surface. In the study, the velocity was predicted with an acceptable accuracy. Also, the MARE values for the longitudinal, transverse and vertical components were estimated 0.480, 0.468 and 3.519 percent, respectively. Then, the effects of sharp and broad crested weirs on the characteristics of the flow field in the main channel along the side weir for three different models with width of 0.01, 0.05 and 0.15 m were investigated. According to the numerical modeling results, by increasing the width of the side weir crest the shear stress value in the vicinity of the side weir crest increase significantly.