مطالعه عددي الگوي جريان و آبشستگي پيرامون آبشكن T شكل مستقر در قوس 90 درجه با بستر تعادل يافته (يادداشت تحقيقاتي)

Numerical Investigation of Flow and Scour Pattern around T-shaped Spur Dike in a 90 Degree Bend with Live Bed

در این مقاله به بررسی عددی الگوی جریان و آبشستگی پیرامون آبشكن T شكل مستقر در قوس 90 درجه با بستر متحرك با استفاده از نرم‌افزار SSIIM پرداخته شده است. كانال مورد مطالعه یك كانال 90 درجه و با شعاع انحنای مركزی 4/2 متر می‌باشد كه یك آبشكن T شكل و با نسبت طول بال به جان معادل 1 در موقعیت 45 درجه از ساحل خارجی (برای تعیین الگوی جریان) قرار گرفته است و برای تعیین الگوی آبشستگی نسبت طول بال به جان آبشكن متفاوت و از 25/0 تا 25/1 برابر در نظر گرفته شد. مقایسه نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی با استفاده از نرم‌افزار 1SSIIM با داده‌های آزمایشگاهی نشان دهنده مطابقت مطلوب بود. تغییرات نیمرخ عرضی بستر ناشی از اثر طول بال به جان آبشكن، تغییرات عمق آبشستگی بیشینه و همچنین مؤلفه‌های سه بعدی سرعت جریان در مقاطع مختلف مقایسه شد. نتایج نشان داد كه مقدار آبشستگی برای نسبت طول بال به جان معادل 25/1، كمترین مقدار را دارد و محدوده تغییرات عمق آبشستگی بیشینه بین 29/1 تا 42/1 برابر عمق جریان در بالادست می‌باشد. همچنین مشاهده شده كه در پایین‌دست آبشكن دو گردابه كه جهت یكی از آن‌ها ساعتگرد و دیگری پادساعتگرد است، به وجود می‌آید.

In this paper, numerical investigation of flow and scour pattern around T-shaped spur dike located in a 90 degree bend with live bed was carried out using SSIIM software. The channel under investigation was a 90 degree channel with radius of curvature of 2.4 meters, and a T-shaped spur dike was located in a 45 degree position in proportion to the outer bank for determination of flow pattern, with the ratio of wing to web equal to 1. For determination of scour pattern, the ratio of wing to web was considered to range from 0.25 to 1.25. Comparison between the results of experimental data and numerical modeling using SSIIM software indicated good agreement between the two. Changes in lateral velocity, profile of the bed due to the effect of the ratio of the wing to the web of the spur dike,    3D velocity components as well as changes in the maximum scour depth were also compared.  The results indicated that the amount of scour was minimum for the ratio of wing to web equal to 1.25. Changes in the maximum scour depth occurred in the range of 1.29 to 1.42 times the upstream depth. It was also observed that two vortexes were formed at the downstream side of the spur dike, one clockwise and the other counterclockwise