مقایسه کاربرد مدل‌‌های آشفتگی RSM و LES در پیچ تند

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 6، دوره 27، شماره 1، اسفند 1394، صفحه 77-86   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/civil.v27i1.38252

نویسندگان

جواد مظفری¹؛ امیر صمدی^{* 2}؛ سید اسدالله محسنی موحد¹؛ داود داودمقامی¹

¹دانشگاه اراک

²دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

چکیده

شناخت الگوی جریان و مکان‌های فرسایش و رسوب‌گذاری در پیچ آبراهه‌ها دارای اهمیت زیادی می‌باشد. اما استفاده از مدل‌های فیزیکی و بررسی آزمایشگاهی الگوی جریان در پیچ‌ها دارای محدودیت است و مدل‌های ریاضی می‌توانند کمک شایانی به شناخت الگوی جریان در پیچ‌ها کنند. در این تحقیق، مدل‌‌های آشفتگی RSM و LES در پیچ تند یک آبراهه‌ی آزمایشگاهی با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت مقایسه شده‌اند. آبراهه‌ی آزمایشگاهی، کانالی با پیچ تند است که در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه EPFL مستقر می‌باشد. برای بررسی مدل‌های آشفتگی، از پارامترهای متوسط‌گیری شده در عمق استفاده گردید. هم‌چنین برای بررسی کمی مدل‌های آشفتگی، تعدادی پروفیل سرعت طولی انتخاب شد و با پروفیل‌های اندازه‌گیری شده مقایسه گردید. نتایج بررسی سرعت طولی متوسط‌گیری شده در عمق نشان داد که مدل RSM توانایی تعیین دقیق نقاط مهم جریان را ندارد. این مدل، منطقه‌ی جداشدگی جریان را در زاویه‌ی 85 درجه و با بیشینه عرض 40 درصد نشان می‌دهد در حالی‌که در اندازه‌گیری‌ها، این منطقه دارای بیشینه عرض 60 درصد عرض کل و در حدود زاویه‌ی 75 درجه واقع می‌باشد. در مقابل، مدل LES به‌صورت مناسبی منطقه جداشدگی را نشان می‌دهد و موقعیت‌های بیشینه سرعت طولی متوسط‌گیری شده در عمق را نیز مناسب‌تر از مدل RSM مشخص می‌کند. بررسی سرعت عرضی متوسط‌گیری شده در عمق نیز نشان داد که موقعیت‌های تغییر جریان عرضی به‌وسیله‌ی مدل LES مناسب‌تر از مدل RSM شناخته شده است. نهایتاً مقایسه‌ی کمی پروفیل‌های سرعت نشان داد که مدل LES خطای کمتری دارد و نتایج مناسب‌تری را ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

پیچ تند؛ فلوئنت؛ سرعت متوسط‌گیری شده در عمق؛ مدل‌آشفتگی

سایر فایل های مرتبط با مقاله

6-6AMIR.SAMADI.eng.pdf

مراجع

1. Shettar, A.S., and Murthy, K.K., "A numerical study of division of flow in open channels", Journal of Hydraulic Research, Delft, The Netherlands, Vol. 34, No. 5, pp. 651-675, (1996).

2. صفرزاده گندشمین، ا.، و صالحی نیشابوری، ع.ا.، "مطالعه‌ی عددی الگوی جریان آشفته و بررسی کیفی انتقال رسوب و فرسایش در آبگیری جانبی از رودخانه"، مجله‌ی فنی و مهندسی مدرس، شماره‌ی 25، صص. 18-1، (1385).

3. امید بیگی، م.ع.، "مطالعه‌ی آزمایشگاهی و شبیه‌سازی عددی سهبعدی الگوی جریان در آبگیری جانبی از رودخانه در حضور صفحات مستغرق"، پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد، دانشکده‌ی کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، (1388).

4. شاملو، ح.، و پیرزاده، ب.، "بررسی اثرات پارامترهای هندسی و هیدرولیکی بر ابعاد ناحیه‌ی جدایی جریان در آبگیرهای جانبی به‌کمک نرم‌افزار فلوئنت"، نشریه‌ی مهندسی عمران و نقشه‌برداری، صص. 487-495، (1389).

5. Han, S.S., "Characteristics of flow around 90 open channel bends", PhD. Thesis. Dept. of Building, Civil and Environmental Engineering, Concordia University, Montreal, Quebec, (2010).

6. van Balen, W., Uijttewaal, W.S.J., and Blanckaert, K., "Large eddy simulation of a mildly curved open-channel flow", J. Fluid Mech., Vol. 630, pp. 413-442, (2009).

7. Booij, R., "Measurements and large eddy simulations of the flows in some curved flumes", J. Turbulence, Vol. 4, No. 1, pp. 8-16, (2003).

8. Dargahi, B., "Three-dimensional flow modelling and sediment transport in the river Klarälven", Earth Surface Processes and Landforms, Vol. 29, No. 7, pp. 821- 852, (2004).

9. Kang, H., and Choi, S., "Reynolds stress modelling of rectangular open-channel flow", Intl. J. Num. Meth. Fluids, Vol. 51, No. 11, pp. 1319-1334, (2006).

10. Khosronejad, A., Rennie, C.D., Neyshabouri, S.A.A.S., and Townsend, R.D., "3D numerical modeling of flow and sediment transport in laboratory channel bends", J. Hydraulic Eng., Vol. 133, No. 10, pp. 1123-1134, (2007).

11. Fluent Inc., "FLUENT 6.3 User's Guide", Lebanon, New Hampshire, United States of America, (2006).

12. Van Rijn, L.C., "Sediment transport, part 1: bed load transport", J. Hydr. Eng., Vol. 110, No. 10, pp. 1431-1456, (1984).

13. Montazeri, M., and Hashemi, R., "3D numerical simulation of supercritical flow in bends of channel", International conference on mechanical Engineering, Dubai, (2012).