مطالعه عددي سه‌بعدي تغييرات تراز بستر در قوس 180 درجه

3D Numerical Analysis of Bed Topography in 180 Degree Channel Bend

خاصيت سه‌بعدي جريان در خم‌هاي رودخانه‌اي، لزوم بررسي الگوي جريان و انتقال رسوب در اين مجاري را با استفاده از مدل‌هاي عددي سه‌بعدي مطرح مي‌سازد. در تحقيق حاضر، با استفاده از مدل عددي سه‌بعدي «سيم» (SSIIM)تغييرات تراز بستر (پوشيده از ماسه يكنواخت) در قوس 180 درجه با انحناي نسبي ملايم بررسي شده است. واسنجي ارتفاع زبري بستر نشان مي‌دهد كه بهترين همخواني با داده‌هاي گزارش شده آزمايشگاهي در حاصل مي‌شود. در اين حالت مدل مي‌تواند پشته رسوبي و ناحيه فرسايشي مورد انتظار در نيمه اول قوس و همچنين نواحي فرسايشي و رسوب‌گذاري نيمه دوم قوس را به‌خوبي مدل‌سازي كند؛ هرچند مقادير حداكثر آبشستگي بستر و حداكثر ارتفاع تاج ناحيه رسوب‌گذاري در كانال، بيشتر از مقادير آزمايشگاهي پيش‌بيني شده است. همچنين در ادامه، با هدف بررسي تاثير پارامترهاي موثر بر فيزيك مساله، اثر تغيير در ضريب زبري، اندازه شبكه‌ ميدان و همچنين اثر تغيير در عدد فرود جريان بر پيش‌بيني نتايج حاصل از شبيه‌سازي عددي بررسي شده است. نتايج اين بررسي‌ها نشان داد كه با تغيير در ميزان زبري بستر، مقدار فرسايش در قياس با مقدار رسوب‌گذاري در بستر، تغيير بيشتري از خود نشان مي‌دهد. بررسي اثر اندازه شبكه ميدان نيز نشان داد كه مدل تا حدي به اندازه شبكه حساس است. تغيير در عدد فرود جريان نيز به‌طور قابل‌توجهي بر ميزان تغييرات شيب عرضي بستر اثر مي‌گذارد.

The complex three-dimensional flow characteristics in river bends necessitates the use of a three-dimensional numerical model. The numerical model used in this paper is called SSIIM (Sediment Simulation In Intakes with Multiblock option).The 3D model already has showed satisfactory results in related applications. In this study, SSIIM is applied to study the variation of channel bed under steady flows in a 180? mild curved open-channel with sandy bed. Bed roughness was calibrated to . Comparison of results showed good agreement between the computed and measured bed topography. The model simulated both the point bars near the inner bank and the scour holes near the outer bank. In addition, the positions of these phenomena are in fair agreement with the measured data. Numerical results show some dependencies on the grid size. In addition, deviations of model from the experimental data as well as uncertainties in numerical modeling are discussed.