بررسي تاثير شيب جانبي كانال ذوزنقه اي بر تنش برشي بستر و مشخصات پرش هيدروليكي با Flow3D استفاده از مدل

Studying the Effect of Trapezoidal Channel Side Slope on the Bed Shear Stress and Hydraulic Jump Characteristics Using Flow3D Model

در تحقيق حاضر تاثير شيب جانبي كانال بر تنش برشي بستر و مشخصات پرش هيدروليكي از جمله استهلاك انرژي، طول پرش و نسبت اعماق مزدوج مورد بررسي قرار گرفته‌ است. بدين منظور ابتدا مدل عددي فلو تري دي به كمك نتايج آزمايشگاهي منتشر شده براي كانال ذوزنقه‌اي با شيب بدنه 45 درجه واسنجي شده، مدل آر ان جي از بين مدلهاي آشفتگي انتخاب گرديد و سپس مدل براي شرايط هيدروليكي متفاوت (عدد فرود بين 5/1 تا 12) و دو شيب 60 و 75 درجه بدنه كانال اجرا و نتايج بدست آمد. نظر به اهميت تنش برشي، كه معمولا در مطالعات آزمايشگاهي بررسي نمي‌شود، در اين مطالعه علاوه بر مشخصات پرش، توزيع تنش بستر در هر سه كانال محاسبه گرديد. نتايج حاصل رفتار متفاوت پرش و تنش برشي در فلوم ذوزنقه‌اي با شيب 45 درجه را نشان ميدهد بطوريكه عدم تقارن پرش در آن بسيار ملموس بوده و تمركز تنش برشي در سمت چپ فلوم مشاهده مي‌شود. مقايسه نمودارهاي تنش برشي حاكي از كاهش چشمگيري مقادير تنش برشي بعد از پرش بوده كه بيشترين آن مربوط به فلوم با شيب جانبي 45 درجه است. همچنين مشخص گرديد كه با افزايش شيب جانبي ميزان تنش برشي و نسبت اعماق مزدوج افزايش و ميزان افت انرژي و طول پرش كاهش مي‌يابد.

One of the most important issues to be considered in trapezoidal channels is the effect of side slope effects on the shear stress and jump characteristics including energy loss, jump length and conjugate depths ratio which have been studied in this study. For this purpose, at first, model has been calibrated by using an experimental results published for trapezoidal channel of 45 degree side slope, the RGN model was selected from the turbulent models, and then the model for different hydraulic conditions (Froude number between 1.5 to 12) and two slopes of 60 and 75 degrees has been performed and the results have been obtained. Due to the shear stress importance, which is usually not investigated in experimental researches, in this study the distribution of bed shear stress has been calculated in all three channels side slopes, and also the hydraulic jump characteristics. The results of this study on the three side slopes show different behavior of hydraulic jumps and shear stress in trapezoidal channel of 45 degree side slope, in which the asymmetry of jump is very tangible and the shear stress concentration is observed on the left side of the channel wall. Comparison of the shear stress results show a significant reduction in shear stress after jump which the maximum amount of this reduction is related to the trapezoidal channel of 45 degree side slope. It was also found that by increasing the side slope the amounts of shear stress and the sequent depths ratio increase, and the amounts of energy loss and length of jump decrease.