بررسي اثر نسبت دبي و زاويه اتصال بر الگوي جريان در كانال هاي متقاطع مستطيلي با استفاده از مدل رياضي فلوينت

Investigation the Effect of discharge ratio and stream angle on flow pattern at rectangular junction channels with fluent model

هيدروليك جريان در تقاطع كانال ها پيچيده بوده و عوامل زيادي مانند نسبت دبي جريان ، زاويه تقاطع، هندسه كانال، شيب طولي، مقاومت بستر و عدد فرود بر رفتار جريان اثرگذار مي باشد . وجود بستر متحرك با انتقال رسوب نيز بر پيچيدگي الگوي جريان در اين مقاطع مي افزايد . مطالعه الگوي جريان مي تواند به پيش بيني تغ ييرات شكل بستر در مجار ي رسو بي كمك كند . در اين مطالعه تا ثير 60 و 90 درجه بر ،45 ، نسبت د بي جر يان و زاويه اتصال كانال فرعي به كانال اصلي براي زواياي 30 الگوي جر يان در كانال هاي متقاطع مستط يلي با استفاده از مدل عدد ي فلوينت مورد بررس ي قرار گرفته است. نتايج نشان داد كه دو پارامتر نام برده اثر به سزايي بر تغييرات الگوي جريان داشته است. در زاويه كمينه ابعاد Q*=0/ و در نسبت دب ي جريان 917 (Z*=0/ تقاطع 90 درجه در نزد يك كف كانال ( 05 ناحيه جد ايي جر يان رخ داده و ابعاد اين ناح يه به صفر م ي رسد. همچنين در زاو يه تقاطع 45 درجه و نيز ابعاد ناح يه جدايي جريان بسيار ناچ يز است . ب يش ترين ابعاد ناح يه Q*=0/ در نسبت د بي 917 در نزديك سطح Q*=0/ جدايي جر يان نيز در زاو يه تقاطع 90 درجه و نسبت دب ي جريان 917 مشاهده م ي شود. با افز ايش نسبت د بي طول و عرض ناحيه جدايي جريان كاهش مي يابد (Z*=0/95) و در نسبت هاي د بي بالا ناح يه جد ايي جريان ناپديد مي شود. افزايش مقدار نسبت دبي جريان، به طور خطي ابعاد ناح يه جدايي جريان را كاهش مي دهد. با افزايش نسبت دبي، جريان يكنواخ تي در بعد ازتقاطع در كانال اصلي رخ مي دهد كه ابعاد ناحيه جدايي جريان را كاهش مي يابد. با افزايش نسبت دبي، تغييرات ابعاد ناح يه جدايي در كف نسبت به سطح ناچيز بوده و همچنين طول ناحيه جدايي جريان در سطح نسبت به كف كانال افز ايش قابل ملاحظه اي دارد . بيش ترين و كم ترين مقدار تغ ييرات سطح آب (به ترتيب 16 و 4 درصد عمق جر يان بالادست كانال اصل ي) در كم ترين و بيش ترين مقدار نسبت د بي (به ترتيب 0.083 و 0.917)رخ مي دهد.

Open channel confluences occur in many natural and artificial waterways. Several hydraulic and geometric parameters such as discharge ratio, Froude number, junction angle, channel bed slope and bed roughness can affect flow pattern at channel junctions. Study of flow pattern in rigid boundary channels can help prediction of morphological changes in fluvial natural channels. In this research, the effect of discharge ratios and side channel junction angles on flow pattern for angles 30°, 45°, 60° and 90° using Fluent CFD model have been studied. Results showed that in ?=90° junction angle, dimensions of separation zone disappear near bed (Z*=0.05) for discharge ratio of Q*=0.917. Also in 45°, the dimensions of separation zone near bed are negligible. The maximum dimensions of separation zone have taken place near water surface (Z*=0.95) for discharge ratio of Q*=0.917 and 90° degree junction channel. Increase in discharge ratio will lead to form a uniform flow downstream of junction area and therefore decrease in separation zone dimension. Also maximum and minimum values (16% and 4%) of surface water level occur in highest and lowest discharge ratios of 0.83 and 0.917 respectively.