مطالعه عددي الگوي جريان و آبشستگي ناشي از آبشكن‌هاي سري سرسپري

Numerically Study of Flow and Scour Patterns Due to Series T-Shaped Spur Dikes

در اين مقاله به بررسي تغييرات الگوي جريان و آبشستگي پيرامون آبشكن‌هاي سري سرسپري مستقر در قوس 90 درجه ملايم پرداخته شده است. شبيه‌سازي الگوي جريان و آبشستگي با هفت مدل‌سازي مجزا در كانال با وجود يك آبشكن و همچنين با وجود آبشكن‌هايي به فاصله‌هاي 5/2، 5/3 و 5 برابر طول آبشكن از هم در حالت هاي غيرمستغرق و مستغرق (با 25 درصد استغراق) با استفاده از مدل عددي انجام شده است. مقايسه نتايج عددي و آزمايشگاهي در حالت غيرمستغرق و منفرد انجام شده كه تطابق داده‌هاي عددي و آزمايشگاهي بيانگر عملكرد مناسب مدل عددي SSIIM در مدل‌سازي الگوي جريان و آبشستگي در كانال‌هاي قوسي مي‌باشد. نتايج حاصل از اين تحقيق نشان دهنده اين است كه ابعاد و محل تشكيل گردابه‌ها و همچنين ميزان آبشستگي با تغيير فاصله‌هاي بين آبشكن‌ها و نسبت استغراق آبشكن‌ها تغيير مي‌كند؛ به گونه‌اي كه در حالت مستغرق با افزايش فاصله بين آبشكن‌ها، ميزان آبشستگي و رسوب‌گذاري بيشينه افزايش يافته درحالي كه با افزايش استغراق آبشكن، از ميزان بيشينه آبشستگي و رسوب‌گذاري كاسته شده و ميزان بيشينه قدرت جريان ثانويه نيز كه در بالادست آبشكن اول روي مي‌دهد 35/45 درصد كاهش مي‌يابد. علاوه بر اين، با استغراق 25 درصدي آبشكن‌ها، آبشستگي بيشينه در محدوده آبشكن سوم تا خروجي قوس به وقوع مي‌پيوندد.

This paper addressed variations in scour and flow patterns around T-shaped spur dikes located at a 90 degree mild bend. Simulation of flow and scour patterns was conducted through 7 distinct modeling for a single and non-submerged spur dike and also with series spur dikes at distances of 2.5, 3.5, and 5 times the spur dike length from each other in non-submerged and submerged (25% submergence) modes using a numerical model. A comparison between the experimental and numerical results was carried out in non-submerged and single mode. Accommodation of experimental and numerical data was indicative of the efficiency of SSIIM numerical model in scour and flow pattern simulation in bend channels. The results of this study demonstrated that the dimensions and location of vortices, as well as the degree of scour, would change by varying the distance between the spur dikes, and spur dikes’ submergence ratio; hence, in a submerged mode, increasing the distance between the spur dikes would increase the degree of scour and the maximum sedimentation, while increasing spur submergence would decrease the maximum scour and sedimentation, and the maximum secondary flow strength occurring at the upstream end of the first spur dike would decrease by 34.55%. In addition, a 25% submergence of spur dikes would lead the maximum scour to occur at the distance from the third spur dike to the bend exit.