مطالعه عددي اثر تغيير شيب كف كانال دايره‌اي در جريان فوق‌بحراني در طول سرريز جانبي

سرريزهاي جانبي از مهمترين سازه­هاي هيدروليكي محسوب مي­شوند كه به­صورت گسترده در سيستم­هاي انحراف جريان و شبكه ­هاي زهكشي مورد استفاده قرار مي­گيرند. همچنين كانال­هاي دايره­اي به­ عنوان مجاري اصلي انتقال جريان در سيستم­ هاي جمع‌آوري فاضلاب و شبكه ­هاي آبياري به­ كار گرفته مي­شوند. در اين تحقيق، الگو و ميدان جريان در كانال دايره­اي با سرريز جانبي در رژيم جريان فوق­بحراني با استفاده از نرم­افزار فلوتري­دي شبيه­ سازي شد. همچنين آشفتگي ميدان جريان توسط مدل آشفتگي RNG k-e و تغييرات سطح آزاد با استفاده از روش VOF مدل­سازي گرديد. در ابتدا نتايج مدل عددي با داده­هاي آزمايشگاهي اعتبارسنجي شده و انطباق مناسبي بين نتايج حاصل از شبيه­سازي عددي و داده­ هاي آزمايشگاهي حاصل شد. در عمل، كانال­هاي مورد استفاده در شبكه­ هاي آبرساني و سيستم­ هاي جمع­ آوري فاضلاب شيب­ دار هستند، بنابراين اثرات تغيير شيب كف كانال دايره­اي بر روي مشخصات هيدروليكي ميدان جريان در امتداد سرريز جانبي نيز مورد بررسي قرار گرفت. با افزايش شيب كف كانال اصلي، سطح آزاد جريان در امتداد سرريز جانبي كاهش مي­يابد. همچنين بر اساس نتايج شبيه­سازي، با افزايش شيب كف كانال دايره­اي، مقدار انرژي مخصوص افزايش مي­يابد.

Side weirs are of main hydraulic structures which are widely used in flow diversion systems and drainage networks. Also, circular channels are used as the main channel for flow transmission in sewage disposal systems and irrigation networks. In this study, pattern and field of the passing flow within circular channel along the side weir under supercritical flow regime was simulated using FLOW-3D software. Also, the flow field turbulence and variations of the free surface have been simulated using RNG k-e turbulence model and VOF scheme, respectively. Comparing numerical simulations with experimental results showed the reasonable accuracy of numerical model. In practice, transport channels used in irrigation networks and urban sewage disposal are steep. Therefore, the effect of bed slope variations on the hydraulic characteristics of flow field along the side weir was investigated. By increasing the main channel bed slope the free surface of flow along the side weir was decreased. According to simulation results, by increasing the circular channel bed slope the specific energy was increased.