شبيه‌سازي عددي اثر هم‌پوشاني پوشش گياهي صلب در كانال‌ روباز مستقيم با استفاده از OpenFOAM

در اين پژوهش به منظور درك مكانيسم الگوي جريان در كانال‌ها داراي پوشش گياهي، به بررسي عددي جريان در يك كانال مستطيلي با نرم‌افزار OpenFOAM پرداخته شد. ابتدا از دو حلگر اين نرم‌افزار (icoFoam و pimpleFoam) براي محاسبه پروفيل‌هاي سرعت در هر دو جهت طولي و عرضي براي چهار مقطع منتخب در كانال مستطيلي با يك استوانه مربعي شكل استفاده شد. از مقايسه نتايج شبيه‌سازي‌ با داده‌هاي موجود، حلگر icoFoam با عملكرد بهتر (خطاي شش درصد) براي مدل توسعه‌يافته بعدي انتخاب گشت. سپس مدل جديد با دو استوانه مربعي شكل دوپشته با نسبت فاصله 2/5 و پنج ايجاد شد. الگوهاي جريان، توزيع سرعت و ويژگي‌هاي فشار در كانال با سرعت‌هاي جريان ورودي متفاوت براي اين دو مورد بررسي شدند. مشاهده شد كه يك اختلال در ميدان جريان در تمام شبيه‌سازي‌ها رخ داده و جريان از حالت دايمي به حالت غيردايمي، در يك سرعت بحراني، تغيير كرد. اين حالت ناپايداري در فاصله بين استوانه‌ها براي نسبت فاصله پنج در عدد رينولدز متوسط هشت روي داد، در حالي كه براي نسبت فاصله دو و نيم در عدد رينولدز متوسط 32 ديده شد. حداكثر مقادير جداول زماني سرعت‌هاي طولي و عرضي در دوره 200 ثانيه‌اي براي چهار حالت (شامل دو عدد رينولدز و دو نسبت فاصله مختلف) در دو محدوده مكاني ترسيم و به طور كامل بررسي شد. با توجه به نتايج مي‌توان گفت كه همپوشاني نقش مهمي بر ويژگي‌هاي جريان در آرايش‌هاي دوپشته دارد و با افزايش 55 درصدي نسبت فاصله بين استوانه‌ها، مقدار سرعت بحراني 74 درصد كاهش مي‌يابد.