مد‌لسازي فيزيكي و عددي هيدروليك جريان در مقاطع مركب با سيلاب‌دشت‌هاي غيرمنشوري و زبر

Physical and Numerical Modeling of Flow in Heterogeneous Roughness Non-Prismatic Compound Open Channel

در مقاطع مركب، به ­دليل تفاوت سرعت جريان در كانال اصلي و كرانۀ سيلابي، تنش برشي ظاهري در داخل لايه‌هاي سيال به­ وجود مي‌آيد كه باعث انتقال جرم و مومنتوم مي‌شود. در مقاطع مركب با سيلاب‌دشت‌هاي واگرا، تغييرات هندسۀ سيلاب‌دشت‌ها منجر به تبادل مومنتوم اضافي و تبادل آشفتگي بين كانال اصلي و سيلاب‌دشت مي­ شود و بر هيدروليك جريان اثر محسوس مي‌گذارد. در تحقيق حاضر سعي شده است با مدلسازي فيزيكي و عددي، هيدروليك جريان در مقاطع مركب با سيلاب‌دشت‌هاي واگرا و زبر بررسي شود. در آزمايشگاه هيدروليك دانشگاه تهران، مدلسازي عددي با استفاده از مدل سه­ بعدي Flow 3D صورت گرفته است. نتايج بررسي­ ها نشان مي ­دهد كه زبري سيلاب‌دشت‌ها بر مشخصه‌هاي جريان (مانند توزيع سرعت و گراديان تنش بررشي) تأثيري چشمگير دارد. مقايسۀ نتايج عددي با مدل آزمايشگاهي نشان مي ­دهد كه مدل Flow 3D با به­ كارگيري مدل آشفتگي گروه‌هاي نرمال شده رينولدز (RNG) داراي دقت مناسبي در شبيه‌سازي جريان در اين گونه مقاطع است.

Differences in the flow properties in the main channel and flood plains causes, mass and momentum tensions between the both sections. The non-prismatic compound open channel cross section intensifies the mass and momentum transferring between the main channel and floodplains and has significant effect on the flow properties through the compound open channel. In this study the flow properties in the heterogeneous Roughness Non-Prismatic Compound Open Channel was assessed using the numerical and physical modeling. The physical modeling was conducted in the hydraulic laboratory center of Tehran University and numerical modeling was carried out using the Flow-3D as famous computation fluid dynamic tool (CFD).The results indicates that the Flow-3D is an effective tool for modeling the flow in the heterogeneous roughness non-prismatic compound open channel. During the CFD modeling it was found that the RNG turbulence model is more precise for simulation and modeling the flow properties. The results show that the heterogeneous roughness has significant effect on the flow characteristics such as velocity distribution and share stress gradient.