نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه رازی کرمانشاه

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشگاه رازی کرمانشاه

چکیده

      محل تلاقی رودخانه‌ها از اجزای مهم مورفولوژیکی سیستم‌های رودخانه‌ای می‌باشد. جریان ورودی از شاخه فرعی باعث تغییرات شدید سرعت و آشفتگی جریان در محل تلاقی و در نتیجه فرسایش و رسوبگذاری می‌شود. الگوی جریان در محل تلاقی به شدت متأثر از زاویه اتصال می‌باشد. در این تحقیق توانایی مدل SSIIM1برای شبیه سازی جریان سه بعدی در محل تلاقی و تأثیر زاویه اتصال بر خصوصیات جریان مورد مطالعه قرار گرفت. واسنجی و صحت سنجی مدل برای زاویه 90 درجه و با استفاده از نتایج اندازه گیری وبر و همکاران (2001) در دانشگاه آیوا انجام شد. نتایج نشان داد که مدل SSIIM1 در طی مراحل واسنجی و صحت سنجی نیمرخ سطح آب را با خطای کمتر از 3 درصد و با حداکثر خطای حدود 10 درصد پروفیل‌های سرعت طولی در مقاطع مختلف را محاسبه می‌کند.سپس تأثیر زوایای اتصال 45، 90 و 135 درجه بر هیدرولیک جریان به خصوص تنش برشی بستر، ابعاد ناحیه جداشدگی، الگوی جریان ثانویه، پروفیل‌های سرعت و نیمرخ سطح آب بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش زاویه اتصال ابعاد ناحیه جداشدگی افزایش می‌یابد. در زاویه 45 درجه ناحیه جدا شدگی قابل ملاحظه‌ای مشاهده نشد. مقدار شاخص شکل ناحیه جداشدگی برای زاویای 90 و 135 به ترتیب 8/5 و 45/7 به دست آمد. مقدار نسبت عمق بالادست به پایین دست برای زاویای 45 ، 90 و 135 درجه به ترتیب برابر 05/1 ، 06/1 و 09/1 محاسبه شد. همچنین نتایج نشان داد با افزایش زاویه اتصال از 45 به 135 درجه حداکثر تنش برشی بستر در محل اتصال 2/80 درصد افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Application of SSIIM1 Model to Investigate The Effect of The Open-Channel Junction Angle on The Flow Characteristics

نویسندگان [English]

  • Rasoul Ghobadian 1
  • Mahsa Basiri 2

چکیده [English]

     River channel confluences form one of the most important morphological elements in river systems. The entry of a lateral inflow into the main channel generates substantial changes to the flow velocities and turbulence, and result in characteristic patterns of scouring and deposition. Junction angle has highlight effect on flow pattern in open channel junction. In this research the capability of SSIIM1 model to simulate the 3D flow at channel junction and the effect of junction angle on its pattern have been investigated. Using the experimental data of a 90° junction flow collected by Weber et al. (2001) in Iowa University the model was calibrated and validated. Good agreement is obtained between simulated velocity profile and water surface mapping by the SSIIM1 model and the experimental measurements so that the maximum error to predicted water surface and velocity value was about 3% and 10% respectively. The model is then applied to investigate the effect of three junction angles (45, 90 and 135°) on the flow characteristics such as: Bed shear stress, separation zone dimension, and secondary flow pattern and water surface and velocity profiles. The result showed increasing junction angle leads to higher separation zone dimension. For 45o junction angle a clear separation zone has not appeared. Shape index of separation zone (wide to length ratio) were calculated as 5.8 and 7.45 for 90o and 135o junction angle, respectively.  The ratio of upstream depth to downstream depth of junction is 1.05, 1.06 and 1.09 for 45°, 90°, and 135°, respectively. Also the result indicated that increasing the junction angle from 45°to 135° bed shear stress increases about 80.2%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • River Confluence
  • SSIIM1
  • Junction angle
  • Separation zone