مطالعه هيدروليك جريان در تبديل‌هاي تدريجي عريض شونده در كانال‌هاي روباز

تبديل ها به طور معمول هم در كانال هاي باز مهندسي و هم در كانال هاي طبيعي كاربرد دارند. با افزايش ابعاد در راستاي مقطع در تبديل، از سرعت جريان كاسته مي شود. تحت جريان زيربحراني و در شرايط جريان دائمي، كاهش سرعت جريان منجر به افزايش فشار آب و همچنين گراديان فشار معكوس مي شود. كه اين موضوع، ناحيه جدايي جريان و حركت گردابي آشفته را به وجود آورده و باعث تلفات انرژي در جريان مي شود. در اين مطالعه، هيدروليك جريان در امتداد تبديل تدريجي عريض شونده كانال هاي مستطيلي به ذوزنقه اي تحت جريان زيربحراني به صورت آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفته است. در كنار مطالعه آزمايشگاهي، شبيه سازي عددي سه بعدي الگوي جريان با استفاده از نرم افزار فلوئنت و مدل آشفتگي تنش رينولدز (RSM) انجام گرفته است. پروفيل هاي سطح آب و سرعت جريان در مقاطع مختلف تبديل به صورت آزمايشگاهي اندازه گيري شده و با نتايج عددي مقايسه شده است كه مقايسه اين نتايج مطابقت خوبي را بين آنها نشان مي دهد. همچنين راندمان (بازدهي) تبديل و ضريب تلفات انرژي در امتداد تبديل به ازاي اعداد فرود مختلف ورودي محاسبه شدند. نتايج نشان دادند كه با افزايش عدد فرود جريان بالادست، راندمان تبديل و ضريب تلفات انرژي به ترتيب كاهش و افزايش مي يابند. پس از صحت سنجي مدل عددي، تأثير عدد فرود ورودي بر نواحي جدايي جريان، جريان هاي ثانويه ايجاد شده و تنش برشي بستر در امتداد تبديل به صورت عددي مورد بررسي قرار گرفته است. از ابتداي تبديل به سمت ميانه تبديل، تعداد نواحي چرخشي ناشي از جريان هاي ثانويه افزايش يافته و با نزديك شدن به انتهاي تبديل تعداد اين نواحي كاهش مي يابند. همچنين با افزايش عدد فرود ورودي، تنش برشي بستر در امتداد تبديل افزايش يافت.