بررسی عددی اثرات زاویه واگرایی بستر سیلابی غیر منشوری بر سرعت جریان در مقطع عرضی کانال‌های مرکب

بررسی عددی اثرات زاویه واگرایی بستر سیلابی غیر منشوری بر سرعت جریان در مقطع عرضی کانال‌های مرکب


بررسی عددی اثرات زاویه واگرایی بستر سیلابی غیر منشوری بر سرعت جریان در مقطع عرضی کانال‌های مرکب

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: بررسی عددی اثرات زاویه واگرایی بستر سیلابی غیر منشوری بر سرعت جریان در مقطع عرضی کانال‌های مرکب

ارائه دهنده: Provider: رضا مهدی‌پور

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر مرتضی شکری

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر مجید فضلی دکتر جلال صادقیان

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: سه شنبه هفدهم فروردین ساعت 18 تا 20

مکان ارائه: Place of presentation:

چکیده: Abstract: در مقاطع مرکب، به‌دلیل تفاوت سرعت جریان در کانال اصلی و کرانه‌های سیلابی، تنش برشی ظاهری در داخل لایه‌های سیال به‌وجود می‌آید که باعث انتقال جرم و مومنتم می‌شود. در مقاطع مرکب با سیلاب‌دشت‌های واگرا، تغییرات هندسۀ سیلاب‌دشت‌ها، منجر به تبادل مومنتم اضافی و تبادل آشفتگی بین کانال اصلی و سیلاب‌دشت می‌شود و بر هیدرولیک جریان اثر محسوس می‌گذارد. تاکنون مشخصات مختلفی از یک مقطع مرکب چه به‌صورت مدل‌های عددی و چه آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است؛ اما مطالعه در مورد تغییر زاویه واگرایی سیلاب‌دشت‌ها به‌صورت مدل عددی و فیزیکی صورت نگرفته است و از آن‌جا که در طبیعت، کم‌تر رودخانه‌ای می‌توان یافت که دارای سیلاب‌دشت‌های افقی باشد و اغلب رودخانه‌ها دارای سیلاب‌دشت‌های با شیب عرضی ملایم تا تند هستند و در تحقیقات آزمایشگاهی و عددی اثر این پارامتر هندسی، تاکنون مورد بررسی قرار نگرفته است و به علت این‌که این پارامتر می‌تواند بر جریان اثرگذار باشد، ضرورت بررسی و انجام این تحقیق مشخص می‌گردد. در تحقیق حاضر، سعی شده است با استفاده از مدل سه‌بعدی Ansys-Fluent، هیدرولیک جریان در مقاطع مرکب با سیلاب‌دشت‌های واگرا به ازای پنج زاویه واگرایی 3، 6، 9، 12 و 15 درجه و در سه مقطع 2، 8 و 14 متری شبیه‌سازی شود. در این تحقیق از مرز ورودی نرخ جرمی جریان، مرز خروجی به‌صورت خروجی فشار، مرزهای جامد به‌صورت دیوار بدون لغزش و بدون زبری و مرز بالایی کانال به‌صورت دیوار بدون لغزش و بدون زبری استفاده شده است. در این پژوهش از روش (VOF) و مدل آشفتگیk-ε استاندارد استفاده شده است. نتایج بررسی دقّت پیش¬بینی سرعت میانگین عمقی در مقطع Z=14 m کانال نشان داد که در کلیه مقاطع کانال، درصد خطای نسبی میانگین از مقدار مجاز آن یعنی 15 درصد کم‌تر بوده و نتایج مدل‌سازی¬ها در محدوده مجاز خطای تعریف شده برای مدل¬های عددی قرار دارند که نشان‌دهنده تطابق مناسب نتایج آزمایشگاهی و شبیه‌سازی می‌باشد. نتایج نشان داد که بیش‌ترین سرعت در کانال با زاویه واگرایی سه درجه اتفاق می‌افتد و هر چه زاویه واگرایی بیش‌تر شود، سرعت کم‌تر می‌شود. بنابراین کانال با زاویه واگرایی 15 درجه کم‌ترین سرعت را دارد. حداکثر تنش برشی در کانال با زاویه واگرایی سه درجه صورت گرفته و کم‌ترین تنش برشی در زاویه واگرایی 15 درجه می‌باشد. ارتفاع آب با زاویه واگرایی کم‌تر، بیش‌تر است و هر چه زاویه واگرایی بیش‌تر می‌شود ارتفاع آب کم‌تر می‌شود. همچنین نتایج نشان داد که سرعت در نزدیکی دیواره صفر است و با دور شدن از دیواره سرعت بیش‌تر می‌شود و در مرکز کانال سرعت به حداکثر می‌رسد و این سرعت حداکثر با زیاد شدن زاویه واگرایی کم می‌شود. واژه¬های کلیدی: کانال مرکب، سیلاب‌دشت واگرا، زاویه واگرایی، کانال غیرمنشوری، توزیع سرعت، انسیس فلوئنت.

فایل: ّFile: