مدل سازی ریاضی آب شستگی پائین دست سازه مرکب سرریز-دریچه مایل در پلان و ارتفاع با نرم افزار flow3d
چکیده
در سازه های ترکیبی سرریز¬-¬ دریچه، تداخل جریان از زیر دریچه و روی سرریز باعث اختلاط شدید در جریان و تغییر در توزیع تنش های برشی کف می شود. از این رو شبیه سازی عددی الگوی جریان عبوری از این سازه ها بسیار پیچیده است. در شرایطی که سازه در پلان یا ارتفاع دارای زاویه تمایل باشد، هیدرولیک جریان نیز دستخوش تغییرات می¬شود. هدف اصلی از این تحقیق، شبیه سازی عددی هیدرولیک جریان و آبشستگی در پایین¬دست جریان ترکیبی همزمان از روی سرریز و زیر دریچه در حالت مایل در پلان و ارتفاع با استفاده از نرم-افزار flow3d است. نرم¬افزارflow3d یک نرم¬افزار قوی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی است که برای حل مسائل با هندسه پیچیده مورد استفاده قرار می گیرد. این مدل برای شبیه سازی جریان¬های سطح آزاد سه¬بعدی غیر ماندگار با هندسه پیچیده کاربرد فراوانی دارد. در این تحقیق مدل¬سازی در حالت کف صلب و کف متحرک انجام شد و برای واسنجی و صحت¬سنجی این نرم¬افزار به منظور تخمین پارامترهای جریان در سازه¬های ترکیبی، از نتایج آزمایشگاهی صورت گرفته در این تحقیق استفاده شد. همچنین برای شبیه¬سازی آبشستگی جریان از مدل¬های مختلف آشفتگی مانند rng k-? و les بهره گرفته شد. پس از اطمینان از دقت مدل و با انتگرال¬گیری¬های پروفیل¬های سرعت روی سرریز و زیر دریچه، میزان دبی عبوری از روی سرریز و زیر دریچه تعیین شد. همچنین به منظور شبیه¬سازی پروفیل سطح آب از روش vof استفاده شد. سپس با انجام آنالیز ابعادی، نسبت دبی عبوی از روی سرریز به زیر دریچه، تابعی از عدد فرود (fr)، نسبت بازشدگی زیر دریچه به عمق بالادست سازه (w/h_1 )، زاویه تمایل (?) و تصویر هد آب روی سرریز به طول سازه (h_d/t) گردید. مقایسه نتایج مدل¬سازی در حالت کف متحرک با نتایج آزمایشگاهی نشان می¬دهد که مدل از قابلیت بالایی جهت شبیه¬سازی الگو و میزان آبشستگی برخوردار است.