شبیه‌سازی عددی سه‌بعدی الگوی جریان در آبگیری از کانال مستقیم با مقطع ذوزنقه‌ای

در این تحقیق یک مدل عددی سه بعدی برای شبیه‌سازی فرآیند آبگیری از کانال مستقیم با مقطع ذوزنقه‌ای توسعه داده‌شده ‌است. این مدل معادلات سه بعدی رینولدز را به‌طور کامل و با روش حجم محدود حل نموده و از مدل آشفتگی k-ω برای حل معادلات آشفتگی استفاده می‌نماید. معادلات در شبکه منحنی‌الخط غیرمتعامد و جابجانشده منفصل شده‌اند. با توجه به عدم تعامد شبکه، آیتم جدیدی در محاسبات چشمه وارد می‌گردد که لازم است معادلات فشار اصلاح گردد. همچنین، طرح توانی برای گسسته‌سازی پارامترهای مختلف معادلات و الگوریتم سیمپل برای کوپل‌نمودن سرعت و فشار بکار گرفته‌شده ‌است. ارزیابی مدل توسعه داده‌شده در شبیه‌سازی الگوی پیچیده جریان در فرآیند آبگیری از کانال مستقیم، حاکی از همخوانی مناسب نتایج مدل و داده‌های آزمایشگاهی می‌باشد. در ادامه تاثیر شیب جانبی دیواره کانال اصلی بر الگوی جریان و عرض ناحیه تقسیم مورد بررسی قرار گرفت و نشان داد با افزایش شیب دیواره از حالت قائم، نسبت آبگیری از سطح بیشتر از کف گردیده که این مسئله می‌تواند در کاهش رسوب ورودی به آبگیر موثر باشد. در این شرایط روند تغییرات عرض تقسیم برخلاف آبگیری از کانال با دیواره قائم، از کف به سمت سطح آب ابتدا بصورت کاهشی و سپس افزایشی می‌باشد.

Threedimensional numerical simulation of flow pattern at intakes from straight channel with a trapezoidal section

In this study, a numerical 3D model for simulation of lateral intake from the main channel with trapezoidal section has been developed. This model has solved the 3D Reynolds equations using finite volume method and kω turbulent model for solution of turbulent equations. The equations discretized at nonorthogonal and nonstaggered curvilinear mesh. Given the lack of mesh orthogonally, it is necessary to enter a new item for modification of pressure equations.  Also, powerlaw scheme and the SIMPLE algorithm have been used for parameter’s discretization and pressurevelocity coupling respectively. Developed model verified by simulating of complex flow pattern at lateral intake from a straight channel and a proper fitness between laboratory data and the model results was obtained.  After that, the effect of side slope of the main channel wall on the flow pattern and division zone width was examined and showed by increasing slope from the vertical mode, the ratio of intake flow from the surface is more than the bed and this can be effective in reducing sediment entry to the intake. In this situation and in contrast to the intake from channel with vertical wall, the variation of division’s width, from the floor to the surface of the water is initially decreased and then increased.