بررسی تغییرات سرعت در کانال مرکب مستطیلی نامتقارن مستقیم با استفاده از نرم افزار Flow-3D

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه سازه‌های دریایی، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران.

2 استادیار، گروه عمران سازه‌های دریایی، دانشکده مهندسی دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران

3 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه ازاد اسلامی واحد اهواز، ایران.

4 دانشجوی دکتری تخصصی مهندسی منابع آب،گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشگاه تهران،کرج،ایران

چکیده

در این تحقیق، جریان درون کانال مرکب مستطیلی، با روش عددی حجم محدود مورد مطالعه قرار گرفت که بدین منظور از نرم افزار Flow-3d استفاده شد. با مقایسه­ی نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی نتیجه گرفته شد که مدل عددی بخوبی می­تواند جریان درون کانال مرکب مستطیلی را شبیه­سازی کند. با انجام مدل­سازی­های عددی شرایط مرزی مناسب، مش­بندی با ابعاد مورد نظر و مدل مناسب آشفتگی برای توصیف هیدرولیک جریان درون کانال مرکب مستطیلی بدست آمد. سه مدل آشفتگی دو معادله­ای K-ε، RNG K-ε و K-ω و یک مدل آشفتگی گردابه­های بزرگ LES مورد استفاده قرار گرفت. همچنین اثر پارامترهای هندسی و جریان بر میزان سرعت متوسط در کانال مرکب بررسی شد. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان می­دهد که با افزایش عرض سیلاب­دشت در عمق­های مختلف سرعت جریان کاهش یافته است، به طوری که در مقدار 75/0=(yf/H)، با کاهش عرض سیلاب دشت سمت راست از 71/5 به 33/13 سانتیمتر نسبت سرعت جریان در مقطع کانال اصلی به سرعت متوسط نیز 51 درصد افزایش یافته است. لازم به ذکر است که با افزایش عمق سیلاب­دشت سرعت جریان کاهش یافته است. همچنین با افزایش ارتفاع دیواره کانال اصلی سرعت جریان کاهش می­یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of Velocity Changes in a Straight Asymmetric Rectangular Composite Channel Using Flow-3D Software

نویسندگان [English]

  • masoud hajipour 1
  • Mehdi Behdarvandi 2
  • Ehsan Parsi 3
  • Mohammad Ansari ghojghar 4
1 Master of Science, Department of Offshore Structures, Faculty of Marine Engineering, Khorramshahr University of Marine Science and Technology, Khorramshahr, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Offshore Structures, Faculty of Marine Engineering, Khorramshahr University of Marine Science and Technology, Khorramshahr, Iran.
3 Ph.D. Candidate, Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Islamic Azad University Ahwaz, Ahwaz, Iran.
4 Phd Candidate of Water Resources Engineering, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده [English]

In this study, the flow inside a rectangular composite channel was studied by finite volume numerical method, for which Flow-3d software was used. Comparing the results of the numerical model with the laboratory results, it was concluded that the numerical model can well simulate the flow inside a rectangular composite channel. Performing numerical modeling of suitable boundary conditions, a grid with the desired dimensions and a suitable turbulence model was obtained to describe the hydraulic flow inside the rectangular composite channel. Three turbulence models of the two equations K-ε, RNG K-ε and K-ω and one turbulence model of large vortices LES were used. Also, the effect of geometric parameters and flow on the average velocity in the composite channel was investigated. The results obtained from this study show that with increasing the width of the floodplain at different depths, the flow velocity has decreased, so that in the value of = 0.75 (yf / H), with decreasing the flood width of the right plain from 5.71 to 13.33 cm, the ratio of flow velocity in the section of the main channel to the average velocity has also increased by 51%. It should be noted that with increasing the depth of the floodplain, the flow velocity has decreased. Also, with increasing the height of the main channel wall, the flow velocity decreases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flood plain
  • Flow3D software
  • main channel
  • rectangular composite channel
بهادری، ش. بهداروندی عسکر، م. (1394). بررسی اثر زبری نسبی بر تنش برشی و تنش برشی ظاهری در کانال مرکب مستطیلی متقارن مستقیم. فصلنامه علمی تخصصی مهندسی آب، دوره 6، شماره 2تابستان 1397صفحه 101-111.
ظهیری، ع. (1395). تحلیل جریان در عرض رودخانه به‌روش اجزاء محدود. دانش آب و خاک. دوره 26، شماره 2/4.
قاسم‌زاده. ف. (1396). شبیه سازی مسائل هیدرولیکی در FLOW 3D. انتشارات نوآور، تهران.
قهرمان­زاده، ع. محمدی، م. شکوری، ب. (1397). بررسی عددی اثر زاویه همگرایی سیلاب دشت بر سرعت جریان در مقطع عرضی کانالهای مرکب. کنفرانس عمران,معماری و شهرسازی کشورهای جهان اسلام. دانشگاه تبریز، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، دانشگاه علمی کاربردی شهرداری تبریز. تبریز، ایران.
محمودی سفیدکوهی، ن. مفتاح هلقی، م. ظهیری، ع. قربانی، خ. (۱۳۹۷). برآورد ضریب آبگذری سازه سرریز دریچه مرکب قوسی با استفاده از روش برنامه­ریزی بیان ژن، پنجمین کنفرانس ملی مهندسی عمران، معماری و توسعه شهری، بابل، موسسه علمی تحقیقاتی کومه علم­آوران دانش، COI: ACUC05_026. و طبق
نجفیان، ش. یونسی، ح. پارسایی، ع. ترابی­پوده، ح. (1396). مدلسازی عددی و فیزیکی خصوصیات جریان در کانال مرکب منشوری با زبری ناهمگن. تحقیقات مهندسی سازه­های آبیاری زهکشی. دوره 18، شماره 68.
ولی­زاده، ر. آرمان، ع. (1397). شبیه سازی سه بعدی محدوده های ناشی از سرعت در کانال مرکب مستطیلی به کمک نرم افزار Ansys Fluent. سومین کنفرانس بین المللی عمران ، معماری و طراحی شهری. دانشگاه میعاد، تبریز، ایران.
Al-Khatib, I. A., Hassan, H. (2013). Development of empirical regression-based models for predicting mean velocities in asymmetric compound channels. Flow Measurement and Instrumentation, 33, 77-87.
Mohanta. A. (2014)."Flow modelling of a Non Prismatic compound channel By Using CFD."; Doctoral dissertation. NATIONAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY. ROURKELA.
Mohanta, A., Khatua, K. K. and Patra, K. C. (2015). Flow modeling in symmetrically narrowing flood plains. Aquatic Procedia. 4, 826-833.
Naik, B., Khatua, K., Sahoo, R. and Satapathy, S. S. (2014). Flow analysis for a converging compound
Channel. Int. J. Appl. Eng. Res. 9(2): 133-138.
Parsaie, A. (2016). Analyzing the distribution of momentum and energy coefficients in compound open
Channel. Modeling Earth Sys. Environ. 2, 1-5.
Shiono, K. and Knight, D. W. (1991). Turbulent open-channel flows with variable depth across the channel. J. Fluid Mech. 222, 617-646.