مطالعه‌ي عددي بر روي جريان عبوري از داخل مجاري دايروي داراي سرريزجانبي

Numerical Study on Passing Flow Through Circular Channels with Side

سرريز جانبي به شكل يك شكاف در كناره كانال اصلي براي هدايت جريان­ هاي اضافي كه بالاتر از تاج سرريز قرار دارند مورد استفاده قرار مي­گيرد. اين نوع از سازه­ ها در كنترل سطح جريان در شبكه ­هاي آبياري- زهكشي، سيستم دفع فاضلاب­ هاي شهري و آبرساني جهت شرب بكار گرفته مي ­شوند. در اين بين كانال­ هاي دايروي از اهميت بسيار زيادي برخوردار هستند، طول قابل ملاحظه ­اي از سيستم دفع فاضلاب و لوله ­هاي انتقال ساخته شده از مجاري دايروي است. در اين مطالعه تغييرات تراز سطح آزاد، آشفتگي و ميدان جريان عبوري از داخل يك كانال دايروي داراي سرريزجانبي توسط نرم افزار تجاري شبيه ­سازي عددي شده است. در اين شبيه ­سازي عددي براي مدل­ سازي تغييرات سطح آزاد جريان از طرح VOF و براي شبيه­ سازي آشفتگي ميدان جريان از مدل آشفتگي RNG استفاده شده است. در اين مطالعه بمنظور اعتبار سنجي دقت مدل عددي، تغييرات عمق جريان در امتداد سرريزجانبي، ضريب دبي سرريزجانبي، دبي عبوري ازروي سرريز، عدد فرود در بالادست سرريز و انرژي مخصوص در ابتداي سرريز با نتايج آزمايشگاهي مقايسه شده است. مقايسه كليه پارامترهاي ذكر شده با نتايج آزمايشگاهي حاكي از دقت بسيار بالاي مدل CFD در پيش­بيني آشفتگي و ميدان جريان عبوري از داخل يك كانال دايروي داراي سرريزجانبي است. هدف اصلي در اين شبيه ­سازي عددي كسب درك صحيح از رفتار جريان عبوري از داخل كانال ­هاي دايروي داراي سرريزجانبي بمنظور استفاده در مسائل طراحي اين نوع از سازه ­هاي هيدروليكي است.

Side weir is used as a slot in the side of main channel to direct excess flows that are above the weir crest. Such structures are used in control of flow level in irrigation, drainage networks and urban sewage disposal systems. Among these structures, circular channels are extremely important. Considerable length of sewage disposal and transmission pipeline system is made of circular channels. In this study, changes of water surface level, turbulence and flow field passing through a circular channel with side weir is simulated using commercial software. In this numerical simulation for modeling changes of flow free surface, VOF model and for simulating of the flow field turbulence, RNG k-ε turbulence model are used. In this study in order to validate the accuracy of the numerical model, the flow depth changes along the side weir, the discharge coefficient of the side weir, the passing flow over the weir, the Froude number at the upstream of the weir and the specific energy at the beginning of the weir are compared with the laboratory results. Comparison of all mentioned parameters with the experimental results show high accuracy of CFD model in predicting turbulence and flow field of passing through a circular channel with side weir. The main purpose of this simulation is gaining an understanding of behavior of passing flow through circular channels with side weir in order to use in design problems of this type of hydraulic structures