شبيه سازي عددي الگوي جريان بر ميزان توسعه يافتگي نهر قوسي با استفاده از شبيهDelft-3D

Numerical Simulation of Flow Type Based on Bend River Development Using Delft-3D Model

جريان در خم رودخانه كاملا سه بعدي، پيچيده و وابسته به نسبت شعاع انحناي مركزي به عرض رودخانه مي باشد . مطالعات انجام شده در مورد نهر هاي قوسي با توسعه يافتگي مختلف رفتار متفاوتي را در الگوي جريان نشان مي دهند. بدين منظور، با اجراي شبيه سه بعدي به وسيله ي برنامه ي عددي Delft-3D، دو نهر قوسي 90 درجه با نسبت شعاع انحناي مركزي به عرض (R/B) 4 و 3 جهت شبيه سازي انتخاب گرديدند. ديواره هاي نهر صلب با بستر زبر غير قابل فرسايش، و d50 برابر با 1.28 ميليمتر در نظر گرفته شد. شبيه اغتشاشي جهت تخمين الگوي جريان غالب سه بعدي در قوس انتخاب گرديد. خروجي هاي شبيه شامل الگوي جريان در ترازهاي مختلف، بزرگي سرعت، نيمرخ سرعت عرضي و طولي، قدرت جريان ثانويه و تنش برشي بستر مي باشند.به منظور صحت سنجي نتايج از شبيه آزمايشگاهي با شرايط مشابه استفاده شده كه در مقايسه با نتايج عددي تطابق خوبي را نشان مي دهند.خروجيهاي شبيه نشان مي دهند كه هر چه نسبت شعاع انحناي مركزي به عرض قوس كمتر باشد، به عبارتي قوس داراي توسعه يافتگي كمتري باشد، قدرت جريان ثانويه بيشتر شده و خطوط جريان طولي نيز اثرات شديدتري را بر الگوي جريان خواهند گذاشت. همچنين، با افزايش نسبت توسعه يافتگي قوس، بزرگي سرعت در مجاورت جداره ها افزايش مي يابد، ولي از زاويه ي برخورد خطوط جريان به جداره ي خارجي قوس، كه يكي از عوامل اصلي جدايي ذرات رسوبي از ديواره ها و فرسايش مي باشد، كاسته مي شود .

Flow at the river bend is completely three dimensional, complicated and related to the ratio of curvature radius to river width. Studies on bend river development depict that flow pattern in the curves have different behaviors. Therefore, curved channels with different development rate are simulated by numerical model of Delft 3D and results such as, flow pattern, longitudinal profile, transverse profile, secondary flow power, have obtained at a curve of the river. Results have been verified by the same laboratory model that has run at Tarbiat Modares Laboratory. As a result, answers reached by numerical model had accordance with laboratory result. Results show that whatever the ratio of curvature radius to bent width decrease the secondary flow power will be increased and the longitudinal current will more strongly affect on flow pattern.