مدل سازی عددی آبشستگی پایین دست سازه ترکیبی سرریز - دریچه با استفاده از نرم افزار Flow3D

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو

2 استاد گروه

3 استاد

4 عضو هیات علمی

چکیده

با ترکیب سرریز و دریچه می‌توان دو مشکل عمده و اساسی رسوب‌گذاری در پشت سرریزها و تجمع رسوب و مواد زائد در پشت دریچه‌ها را رفع نمود. بعلاوه عمق آبشستگی در پایین‌دست سازه کاهش می‌یابد. در سازه ترکیبی سرریز - دریچه، شرایط هیدرولیکی جدیدی حاکم خواهد شد که با شرایط هیدرولیکی هرکدام از این دو سازه به‌تنهایی متفاوت است. بر اثر جریان ناشی از جت عبوری از رو و یا زیر سازه، امکان ایجاد حفره آبشستگی در پایین‌دست سازه‌ها وجود دارد که ممکن است پایداری سازه را به خطر اندازد، بنابراین تعیین مشخصات حفره آبشستگی مورد توجه محققین هیدرولیک جریان قرار گرفته است. هدف اصلی از این تحقیق، ارزیابی مدل Flow3D در شبیه‌سازی آبشستگی در پایین‌دست سازه ترکیبی سرریز – دریچه است. همچنین برای شبیه‌سازی آبشستگی جریان از مدل‌های مختلف آشفتگی مانند RNGk-ɛ، k-ɛ و LES بهره گرفته شد. نرم افزارFlow3D یک نرم‌افزار قوی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی است که برای حل مسائل با هندسه پیچیده مورد استفاده قرار میگیرد. در این تحقیق، جهت شبیه‌سازی پروفیل سطح آب از روش حجم سیال (VOF) و جهت شبیه‌سازی پارامترهای آشفتگی از مدل‌های مختلف آشفتگی استفاده شد. همچنین برای ارزیابی دقت مدل از نتایج آزمایشگاهی استفاده شد. نتایج نشان می‌دهد که از بین مدل‌های آشفتگی، مدل آشفتگی LES جهت شبیه‌سازی خصوصیات آشفتگی جریان مناسب‌تر است. همچنین مدل Flow3D با دقت بالایی ( 96/0=2R و 0117/0= RMSE) میتواند جهت شبیه‌سازی آبشستگی پایین‌دست سازه و پروفیل سطح آب مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling of Scour Pattern Downstream of Combined Flow over Weirs and Under the Gates by Flow3D

نویسنده [English]

  • mohamad kaheh 1

چکیده [English]

By combining weirs and gates the problems of sedimentation and floating materials upstream the weir and gate structure can be resolved. In combined structures a new hydraulic condition is created which is differing from hydraulic condition in weir and gate only structures. Due to jet flow passing through or under structure, the scour hole is formed downstream of structures that’s may endanger the stability of the structure. So determination of scour hole characteristics is attracted by researchers. The object of this study is numerical modeling of scour pattern downstream of combined flow over weir and under the gate by Flow3D software. For modeling the turbulence, RNG k- , k- and LES were used. Flow3D is a high accurate model in computational fluid dynamics for simulation of problem with complex geometry on wide limits of fluid flows in open channel hydraulic. By applying VOF method, a series of simulation scour pattern downstream of weir - gate structure were performed and results were compared by some experimental data. The results show that Flow3D with LES turbulent model can be used with high accuracy (with R2=0.96, RMSE=0.0117) to simulation of scour pattern and water surface profile in weir - gate structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • combined flow
  • scour pattern
  • weir - gate
  • Numerical modeling
  • Flow3D