ارزيابي دقت مدل سه‌بعدي SSIIM2 در شبيه‌سازي ميدان جريان در كانال قوسي U شكل با آبگير جانبي

Validating of SSIIM 3D model for flow field simulation in a U shape channel bend with intake

هدف از اين پژوهش بررسي قابليت مدل عددي SSIIM2 در شبيه‌سازي الگوي جريان در اطراف دهانه آبگير، در يك كانال خميده مي‌باشد زيرا جريان در كانال خميده كاملاً سه‌بعدي و پيچيده مي‌باشد. مدل‌هاي فيزيكي به‌دليل پيچيدگي جريان قادر به ارايه درك روشني از فيزيك حاكم بر اين پديده‌ها نمي‌باشند. بنابراين براي داشتن درك روشني از پديده لازم است در كنار مطالعات صحرايي و آزمايشگاهي، اين پديده‌ها به‌صورت عددي نيز بررسي شوند. در اين پژوهش ميدان جريان در يك كانال U شكل كه آبگير جانبي در موقعيت 115 درجه از ابتداي قوس و با زاويه انحراف 45 درجه در ديواره خارجي قوس نصب شده است با استفاده از نرم‌افزار سه‌بعدي SSIIM2 شبيه‌سازي شده است. نتايج حاصله نشان مي‌دهد مدل عددي SSIIM2 در شبيه‌سازي خطوط جريان، ميدان سرعت و تشخيص الگوي جريان در دهانه آبگير مقادير قابل‌قبولي را پيش‌بيني كرده است اما در بعضي نقاط ميدان حل مانند نزديك ديواره به‌دليل ضعف مدل k-? و نواحي نزديك بستر نتايج مدل SSIIM2 با نتايج آزمايشگاهي تطابق ندارد. به‌طوري‌كه متوسط خطاي پيش‌بيني در نزديك جداره‌ها 63/9 درصد و در نواحي دور از جداره‌ها 84/3 درصد مي‌باشد. همچنين مدل در شبيه‌سازي بردار جريان ثانويه هماهنگي خوبي با نتايج آزمايشگاهي نشان نمي‌دهد. اما بررسي الگوي جريان در كانال آبگير كه داراي هندسه مستقيم مي‌باشد، مدل آشفتگي k-? نتايج مناسبي از الگوي جريان در مقاطع عرضي درون آبگير را نشان مي‌دهد.

The purpose of this study is to evaluate the SSIIM 3D mathematical for simulation of complex flow patterns. For this purpose, the flow field was simulated in a U shape channel bend with intake. Application of numerical model is necessary to reduce costs and to better understand the phenomena. In this paper, flow field in a U shape channel bend that lateral intake is located in outer bank at position 115° of channel bend 45 degree diversion angle is simulated by SSIIM 3D model. Numerical model has good ability to predict the streamline, velocity profile and flow pattern with an average error of approximately 3.84% but there are differences near bed, inner wall and outer wall and the average error is 9.63%. This defect is due to using k-? model. Further, prediction of secondary flow vectors is not in good agreement with observed data in main channel but the flow pattern at different cross-section has good accuracy in branch channel.