شبیه‌سازی دو بعدی الگوی جریان در اطراف آبشکن با استفاده از مدل عددی SRH-2D

فصلنامه آب و توسعه پایدار

مقاله 13، دوره 9، شماره 1 - شماره پیاپی 23، خرداد 1401، صفحه 127-134   

نوع مقاله: پژوهشی کاربردی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v9i1.2110.1092

نویسنده

مریم تیموری یگانه^*

دانشجوی دکتری سازه‏های آبی، گروه مهندسی آب، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

احداث سازه‏‌هایی مانند آبشکن علی‌رغم کنترل فرسایش، می‌‏تواند به دلیل شکل‌‏گیری ساختار موضعی جریان مانند انبساط و انقباض ناگهانی در مقطع عبور جریان، شکل‏‌گیری جریان رو به پایین و برخورد آن به بستر کانال در بالادست آبشکن و شکل‌‏گیری لایه برشی و آشفتگی‏‌های ناشی از آن، باعث ایجاد فرسایش موضعی و تهدید برای سازه باشد. در این تحقیق با استفاده از مدل عددی دو بعدی SRH-2D الگوی جریان در اطراف دیواره آبشکن، با زوایای قرارگیری 45، 90 و 135 درجه در کانال شبیه‌‏سازی شد. نتایج نشان داد در آبشکن با زاویه 45 درجه، طول ناحیه برگشت جریان نسبت به زاویه قرارگیری 90 و 135 درجه، به ترتیب نزدیک به 2 و 8 برابر کمتر خواهد شد. درحالی‏که در آبشکن با زاویه قرارگیری 90 درجه، طول ناحیه برگشت جریان در حدود 3/5 برابر کمتر از حالتی است که آبشکن با زاویه 135 درجه در کانال قرار گرفته باشد. همچنین تنش برشی در نواحی نزدیک به کف در حالت آبشکن با زاویه 45 درجه کمترین مقدار و آبشکن با زاویه 135 درجه بیشترین مقدار را دارا می‌‏باشد.

کلیدواژه‌ها

الگوی جریان؛ آبشکن؛ مدل عددی دو بعدی؛ SRH-2D

مراجع

اسمعیلی، پ.، بوداقپور، س.، رستمی، م. و میرزایی، م. 1399. مطالعه آزمایشگاهی مولفه‌‏های طولی سرعت پیرامون آبشکن‏‌های سری ساده. نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، 11(42): 74-60.
اعزی، س.، خانجانی، م.ج. و کرمانی، م. 1397. شبیه‏‌سازی دو بعدی الگوی جریان و تغییرات بستر در آبراهه‏‌های مستقیم و پیچانرودی تحت تأثیر سازه آبشکن. نشریه علمی آبیاری و زهکشی ایران، 12(4): 970-981.
صفرزاده، 1. 1389. مطالعه آزمایشگاهی الگوی جریان آشفته حول آبشکن با شکل‏های مختلف دماغه. رساله دکتری. دانشکده فنی و مهندسی. دانشگاه تربیت مدرس. تهران.
کشاورز، م.ح. و حکیم‌زاده، ح. 1387. شبیه‌سازی عددی سه بعدی الگوی جریان و گردابه‌‏ها اطراف آبشکن‏‌های L شکل نفوذناپذیر در پنج زاویه مختلف از نیمه اول قوس نیم دایره. یازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران. دانشگاه ارومیه، ارومیه.

Ahmad M. 1953. Experiments on design and behavior of spur dikes. Proceedings of the international hydraulics convention. University of Minnesota. Minneapolis, USA.
Chen F. Y. and Ikeda S. 1997. Horizontal separation in shallow open channels with spur dikes. Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering, 15(2): 15-30.
DHI (Danish Hydraulic Institute). 1996. MIKE21: User guide and reference  manual. Denmark, Hørsholm.
Kumar T., Tyagi L.D. Aggarwal and Kumar M. 2018. Comparison of scour around different shapes of groynes in open channel. International Journal of Recent Trends in Engineering and Research, 4(3): 382-392.
Lee K. S and Jang C. L. 2016. Numerical investigation of space effects of serial spur dikes on flow and bed changes by using Nays2D. Journal of Korea Water Resources Association, 49(3): 241-252.
Rajaratnam N. and Nwachukwu B.A. 1983. Flow near Groin-like structures. Journal of Hydraulic Engineering (ASCE), 109(3): 463-480.
Rodi W. 1993. On the simulation of turbulent flow past bluff bodies. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 46-47: 3-19.
U.S. Army Corps of Engineers. 1996. Engineering and design—risk-based analysis for flood damage reduction studies. EM 1110–2–1619, CECW–EH–4. Washington, DC, United States.
Vaghefi M., Ghodsian M. and Akbari M. 2017. Experimental investigation on 3D flow around a single Tshaped spur dike in a bend. Period. Polytech. Civil Engineering, 61(3): 462-470. 
Xiufang Z., Pingyi M. and Chengyu Y. 2012. Experimental study on flow turbulence distribution around a spur dike with different structure. Procedia Engineering, 28(5): 772-775.
Yazdi j., Sarkardeh H., Azamathulla H. and Ghani A. 2010. 3D simulation of flow around a single spur dike with free-surface flow. International Journal of River Basin Management, 8(1): 55-62.