مطالعه عددي جريان آشفته و فرآيندهاي مؤثر بر آبشستگي حول آبشكن مستقيم با بستر صلب

در مطالعه حاضر به بررسي فيزيك جريان و نقش ساختار‌‌هاي منسجم جريان در فرآيند آبشستگي در اطراف يك آبشكن قائم واقع در كانالي مستقيم و در شرايط شروع آبشستگي (بستر مسطح)، پرداخته شده است. به اين منظور از روش شبيه سازي گردابه‌هاي بزرگ (LES) براي جرياني با مقدار نسبتاً كم عدد رينولدز استفاده شده است (18000=Re). جريان ورودي كاملاً آشفته و حاوي نوسانات آشفته است. پس از تصويرسازي جريان، مشاهده شد كه شدت ساختار گردابه گردنبندي نعل اسبي (HV) در مقاطع اطراف نوك آبشكن به حداكثر ميزان خود مي‌رسد. در اين ناحيه هسته گردابه گردنبندي بين دو حالت مختلف نوسان ‌مي‌كند. در يكي از آن‌ها (مود جريان صفر)، گردابه گردنبندي به آبشكن نزديكتر شده و جت جريان در زير آن ضعيف ‌مي‌شود. در حالت ديگر (مود برگشت جريان)، جت نزديك به بستر، گردابه گردنبندي را به دور از آبشكن منتقل ‌مي‌كند. بنابراين توزيع انرژي جنبشي آشفته و نوسانات فشار در اين محل شكلي دو قله‌‌اي ‌مي‌گيرند. بيشترين مقادير تنش برشي بستر در ناحيه شتاب گيري جريان در نزديكي نوك آبشكن و در زير قسمت بالادست لايه برشي منفصل (DSL) مشاهده ‌مي‌شوند. انتهاي گردابه نعل اسبي گاهي با لوله‌هاي گردابي افشانده شده در DSL و با نوك آبشكن اندركنش ‌مي‌كند. برخي از گردابه‌هاي افشانده شده در DSL نيز به صورت تصادفي با يكديگر يا با گردابه‌هاي ناحيه بازچرخش در پشت آبشكن اندركنش ‌مي‌كنند. اين مسئله نيز منجر به ازدياد تنش برشي بستر در طول مسير آن‌ها ‌مي‌شود.