شبيه سازي توپوگرافي بستر و ميدان جريان در اطراف موانع دو رديفه و توري‌سنگي در كانال مستقيم با استفاده از Flow-3D

Numerical Simulation of Bed Topography and Flow Field around Double Rows-Barriers and Gabion Groin in the Direct Channel using Flow-3D

فرسايش بستر و سواحل رودخانه و انتقال رسوب يكي از دلايل تغييرات ريخت ­شناسي رودخانه ­اي است كه باعث تغييرات كيفي و كمي جريان مي ­شود. آبشكن‌ها از جمله سازه‌هاي ساماندهي رودخانه‌ها مي‌باشند كه از ساحل به­ سمت محور رودخانه امتداد مي‌يابند. از جمله مسائل مهم در طراحي آن‌ها، پديده آبشستگي موضعي در دماغه آن‌ است كه در اثر تغيير در الگوي جريان و وجود گردابه‌هاي قوي ايجاد مي‌شود. در سال‌هاي اخير، اكثر تحقيقات انجام شده بر روي آبشكن­ هاي باز تك رديفه و بسته استوار بوده و اغلب به‌صورت آزمايشگاهي انجام شده است. در اين پژوهش، آبشستگي و الگوي جريان سه‌بعدي در اطراف آبشكن­هاي باز دو رديفه با دو آرايش زيگزاگي و در امتداد هم و آبشكن توري‌سنگي با مدل عددي Flow-3D و استفاده از مدل آشفتگي RNG شبيه‌سازي شده و با نتايج آزمايشگاهي مقايسه شد. همچنين تأثير پارامترهايي همچون درصد بازشدگي و فاصله محور به محور رديف‌هاي موانع باز دو رديفه بر آبشستگي و الگوي جريان بررسي شد. نتايج نشان داد كه نرم­ افزار Flow-3D، توانايي خوبي در به­ دست آوردن نتايج در مقايسه با نتايج آزمايشگاهي دارد؛ اگر چه اين موضوع به‌شدت وابسته به نحوه مش­بندي دقيق، استفاده از يك CPU قوي و همچنين درجه ­بندي دقيق مدل است. ‌به طوري­كه حداكثر عمق آبشستگي را با خطاي كمتر از 10 درصد نسبت به نتايج آزمايشگاهي برآورد نمود. همچنين نتايج نشان داد كه با كاهش فاصله محور به محور آبشكن ­هاي باز دو رديفه، توانايي و دقت مدل‌ عددي در برآورد مقدار حداكثر عمق آبشستگي كاهش مي ­يابد. در نهايت با مقايسه نتايج عددي و آزمايشگاهي در پروفيل‌هاي سرعت طول، مشخص شد كه انطباق نسبتاً مناسبي بين اين نتايج وجود دارد.

The erosion of bed and river banks and sediment transport is one of the reasons for migration and changes in river morphology, which causes changes in the quality and quantity of flow. Groins are among the rivers' structures that extend from the coast to the river's axis. One of the important issues in their design is the localized scouring phenomenon on the nose, which appears due to changes in the pattern of flow and the presence of strong vortices. In recent years, most of the research on single-row open and closed open spray guns has been carried out and has been performed in a laboratory. Therefore, in this research, scouring and three-dimensional flow patterns were simulated near the open two-row openings with two zigzag and parallel formations with Flow-3D model and using the RNG turbulence model and compared with experimental results. The results showed that the scour area and the dimensions obtained from numerical simulation as well as flow patterns are in good agreement with experimental results.