شبیه سازی هیدرولیک جریان در سازه ترکیبی سرریز - دریچه با استفاده از نرم افزار Flow3D

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو

2 استاد

چکیده

در سازه‌های ترکیبی سرریز -‌ دریچه، تداخل جریان از زیر دریچه و روی سرریز باعث اختلاط شدید در جریان و تغییر در توزیع تنش‌های برشی کف می‌شود. از این‌رو شبیه‌سازی عددی الگوی جریان عبوری از این سازه‌ها بسیار پیچیده است. هدف اصلی از انجام این تحقیق، شبیه‌سازی عددی الگوی جریان در پایین‌دست این سازه‌ها با استفاده از مدل Flow3D است. نرم افزارFlow3D یک نرم‌افزار قوی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی است که برای حل مسائل با هندسه پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مدل برای شبیه‌سازی جریان‌های سطح آزاد سه‌بعدی غیرماندگار با هندسه پیچیده کاربرد فراوانی دارد. برای ارزیابی این نرم‌افزار با بکارگیری روش حجم سیال (VOF) در تخمین پارامترهای جریان در سازه‌های ترکیبی، از برخی داده‌های آزمایشگاهی صورت گرفته در این تحقیق استفاده شد، به‌طوری‌که نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی با استفاده از مدل آشفتگی RNG k-ε با آن مقایسه گردید. نتایج آمار خطا برای معادله بدست آمده برای نسبت دبی‌های عبوری از رو و زیر سازه (معادله 13) نسبت به داده‌های محاسباتی نرم‌افزار بر اساس جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تعیین (R2) بررسی شد و مقدار RMSE برابر 0994/0 و مقدار R2 برابر 992/0 بدست آمد. نتایج نشان می‌دهد که مدل Flow3D با دقت بالایی می‌تواند جهت شبیه‌سازی پروفیل سطح آب و محاسبه نسبت دبی عبوری از روی سرریز به میزان دبی عبوری از زیر دریچه مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of Flow hydraulic in combined weir – gate structure by Flow3D

نویسنده [English]

  • mohamad kaheh 1
چکیده [English]

In Combined weir - gate structures, interaction of flow over weir and through gate brings up intense mixing and change bed shear stresses distribution. Hence, simulation of flow pattern in downstream of these structures is very complex. The object of this research is numerical modeling of combined flow over weirs and through gates by Flow3D software. 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 and RNG K-ε turbulent models, a series of simulation combined flow in weir - gate structure on rigid bed were performed and results were compared by some experimental data that carry out in this research. Results for the equation of Qup/Qin (equation 13) calculation error statistics software based on RMSE and R2 was evaluated and these values obtained 0.0994 and 0.992. Results of this research show that Flow3D with RNG K-ε turbulent model is appropriate to simulation of combined flow in weir - gate structure and estimation of free surface profile and discharge ratio passed over weir to under the gate.

کلیدواژه‌ها [English]

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