مطالعه عددي تاثير شعاع انحنا بر الگوي جريان پيرامون آبشكن سرسپري مستغرق

Numerical investigation of Radius of Curvature on Flow Pattern around a Submerged T-shaped Spur Dike

آبشكن‏ها، يكي از انواع سازه‌هاي هيدروليكي مورد استفاده در رودخانه مي‌باشند كه براي حفاظت از سواحل رودخانه، انحراف جريان از كناره‌ها و هدايت آن به سمت مجراي اصلي به كار مي‌روند. درنتيجه انحراف جريان، يك ناحيه چرخشي متلاطم در پيرامون آبشكن ظاهر مي‌شود. به همين دليل، براي جلوگيري از فرسايش موضعي دماغه آبشكن را پهن‌تر و به‌صورت سرسپري در نظر مي‌گيرند. در اين مقاله به بررسي الگوي جريان پيرامون آبشكن سرسپري مستغرق 25 درصد واقع در موقعيت 45 درجه و مستقر در قوس 90 درجه با بستر صلب و با شعاع انحناهاي نسبي مختلف 2، 3، 4 و 5 و با دبي ثابت 25 lit/s با استفاده از نرم‌افزار Flow-3D پرداخته شده است. نتايج عددي با نتايج آزمايشگاهي مقايسه و مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. نتايج بيانگر اين است كه با افزايش شعاع انحنا، تعداد گردابهها در مقاطع عرضي نزديك به بال آبشكن و همچنين سرعت عرضي جريان افزايش‌يافته و محل بيشترين سرعت عرضي در بالادست بال آبشكن سرسپري به وجود آمده است. همچنين مشاهده شد كه هر چه شعاع انحنا نسبي كمتر باشد، ناحيه وسيع‌تري در پايين‌دست آبشكن داراي سكون نسبي جريان خواهد بود.

Spur dike is one of the various hydraulic structures used in rivers, and are utilized in order to protect river banks, keeping the flow away from the walls, and directing them towards the main route. Due to flow digression, a turbulent circulation zone appears around the spur dike. Consequently, in order to prevent local scour, they use a wider, T-shaped nose for the spur dike. In this paper, a study on flow pattern around a 25 percent submerged T-shaped spur dike, located in a 45 degree position, in a 90 degree bend with rigid bed, and various relative radius of curvature 2, 3, 4, and 5, with a constant discharge of 25 lit/s has been conducted using Flow-3D software. Numerical results have been compared with experimental results, and they have been analyzed. The results indicate that with an increase in radius of curvature, the number of vortexes in cross sections near the wing of the spur dike, as well as lateral velocity of the flow increases, and the maximum lateral velocity is found upstream of the wing of the T-shaped spur dike. It was also observed that the less the relative radius of curvature is, the wider zone downstream of the spur dike has relative immobility of the flow.