مدل سازي عددي آبشستگي پايين دست سازه تركيبي سرريز- دريچه با استفاده از نرم افزار Flow3D

Numerical Modeling of Scour Pattern Downstream of Combined Flow over Weir and Under the Gate by Flow3D

با ترك يب سرر يز و در يچه م ي توان دو مشكل عمده و اساس ي رسوب گذاري در پشت سرر يزها و تجمع رسوب و مواد زايد در پشت دريچه ها را رفع نمود. به علاوه عمق آبشستگي در پايين دست سازه كاهش مي يابد. در سازه تركيبي سرريز- دريچه، شرايط هيدروليكي جديدي حاكم خواهد شد كه با شرايط هيدروليكي هر كدام از اين دو سازه به تنهايي متفاوت است. بر اثر جريان ناشي از جت عبوري از رو و يا زيرسازه، امكان ايجاد حفره آبشستگي در پايين دست سازه ها وجود دارد كه ممكن است پايداري سازه را به خطر اندازد، بنابراين تعيين مشخصات حفره آبشستگ ي مورد توجه پژوهشگران در شبيه سازي Flow3D هيدروليك جريان قرار گرفته است. هدف اصلي از اين پژوهش، ارزيابي مدل آبشستگي در پايين دست سازه تركيبي سرريز- دريچه است. همچنين براي شبيه سازي آبشستگي جريان ي ك Flow3D ب هره گرفته شد. نرم افزار LES و k-? ،RNG k-? از مدل هاي مختلف آشفتگي مانند نرم افزار قو ي در زم ينه د يناميك س يالات محاسبا تي است كه بر اي حل مسايل با هندسه پيچي ده مورد (VOF) استفاده قرار مي گيرد. در اين پژوهش، براي شبيه سازي پروفيل سطح آب از روش حجم س يال و براي شبيه سازي پارامترهاي آشفتگي از مدل هاي مختلف آشفتگي استفاده شد. همچنين براي ارزيابي دقت مدل از نتايج آزمايشگاهي استفاده شد. نتايج نشان م ي دهد كه از بين مدل ها ي آشفتگ ي، مدل Flow3D براي ش بيه سازي خصوصيات آشفتگي جريان مناسب تر است . همچنين مدل LES آشفتگي مي تواند براي شبيه سازي آبشستگي پايين دست سازه و (RMSE=0/ و 0117 R2=0/ با دقت بالا يي ( 96 پروفيل سطح آب مورد استفاده قرار گيرد.

By combining weirs and gates the problems of sedimentation and floating materials upstream the weir and gate structure can be resolved. In combined structures a new hydraulic condition is created which differs from hydraulic condition in weir and gate only structures. Due to jet flow passing through or under structure, the scour hole is formed downstream of structures that may endanger the stability of the structure. Determination of scour hole characteristics is therefore attracted by researchers. The object of this study is numerical modeling of scour pattern downstream of combined flow over weir and under the gate by Flow3D software. For modeling the turbulence, RNG k-?, k-? and LES were used. Flow3D is a highly accurate model in computational fluid dynamics for simulation of problems with complex geometry on wide limits of fluid flows in open channel hydraulic. By applying VOF method, a series of simulation scour pattern downstream of weir-gate structure were performed and results were compared by some experimental data. The results show that Flow3D with LES turbulent model can be used with high accuracy (with R2=0.96, RMSE=0.0117) for simulation of scour pattern and water surface profile in weir-gate structure.