شبیه‌سازی عددی الگوی جریان متلاطم و آبشستگی موضعی بستر در اطراف آبشکن‌ قائم و زاویه دار با مدل عددیFLOW-3D

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی بخش مهندسی آب،دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز

2 دانشیار بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و عضو هئیت علمی دانشگاه شیراز .

چکیده

بررسیخصوصیاتورفتارجریاندررودخانههاوسازههایمرتبطباآنازپدیدههایپیچیدهاستکهاستفادهاز نرمافزارراامریاجتنابناپذیرمینماید. در ابتدا از نتایج مدل آزمایشگاهی ارائه شده توسط دوان و همکاران (2009) در آزمایشگاه مینیسوتا آمریکا برای صحت سنجی نرم افزار FLOW-3D نسخه 9.3 و مقایسه نتایج عددی شبیه سازی شده استفاده شده، در ادامه آبشکن مایل با زوایای 60 و 30 درجه نسبت به جهت جریان مورد بررسی قرار گرفت. شبیه سازی ها با نرم افزارFLOW-3D، به مدت650 ثانیه و با استفاده از مدل های آشفتگی دو معادله ای استاندارد،گروه نرمال شده و شبیه سازی گردابه های بزرگ انجام شد.با مقایسه مدل­های مختلف آشفتگی و نتایج آزمایشگاهی، حداکثر عمق آبشستگی در نوک آبشکن با زاویه 90 درجه در شرایط آزمایشگاه 82/8 سانتی متر و با استفاده از نرم افزار FLOW-3D ، حداکثر عمق آبشستگی در مدل های آشفتگی دو معادله ای استاندارد،گروه نرمال شده و شبیه سازی گردابه های بزرگ به ترتیب 1/9 ، 9/8 و 1/9 سانتی متر حاصل گردید که مدل آشفتگی دومعادله ای  گروه نرمال شده  تقریبا با 9 درصد خطا، نسبت به دو مدل آشفتگی دو معادله ای استاندارد وشبیه سازی گردابه های بزرگمطابقت بهتری را نشان داد. همچنین در شبیه سازی  مربوط به آبشکن 60 و 30 درجه حداکثر عمق آبشستگی در نوک آبشکن ها به ترتیب 75/8 و 5/6 سانتی متر بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Simulation of Turbulent Flow and Local Scouring Around of Spur Dike Straight and Angles by FLOW-3D

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Asadi 1
  • Seyed Mohammad Ali Zomorodian 2
چکیده [English]

     Examining the properties and behavior of the flow in the rivers and its associated structures is one of complex phenomena that make the use of software inevitable. First, the results of laboratory test carried out by Duan et al. (2009) in Minnesota university, are used verification and comparison of numerical simulations of FLOW-3D(version 9.3). The vertical spur dike was first simulated to verify the model results and the inclined spur dike with 60° and 30° to the flow direction was then considered. The simulation performed with FLOW-3D, for 650 seconds using turbulence models (k-ɛ, RNG, LES). By comparing different turbulence models with experimental results, the maximum scour depth at the tip of the spur dike was 8.82 cm. Then the maximum scour depth calculated by FLOW-3D in the turbulence models of (k-ɛ, RNG, LES) was 9.1, 8.9, 9.1 cm. So the error in RNG turbulence model is about 9 %, compare to the turbulence model k-ɛ, and of LES shows more agreement. In the simulation, the maximum scour depth at the tip of the spur dike 60° and 30° was 8.75 and 6.5 cm respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Spur Dike
  • Scouring
  • Turbulence model
  • Flow-3D