بررسی عددی اثر زاویه آبگیری کانال؜های انشعابی مستطیلی بر روی میدان جریان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

معمولا آبگیرهای جانبی برای انتقال و انحراف جریان از کانال‌های اصلی و رودخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در مطالعه حاضر، با استفاده از نرم افزار FLOW-3D میدان جریان شبیه؜سازی گردید. همچنین برای مدل؜سازی تغییرات سطح آزاد جریان از روش جزء حجم سیال (VOF) استفاده گردید. آشفتگی میدان جریان نیز با استفاده از مدل؜های آشفتگی k-ε استاندارد و RNG k-ε تخمین زده شد. بر اساس نتایج مدل‌سازی، مدل آشفتگی k-ε استاندارد پارامترهای هیدرولیکی جریان را با دقت بیشتری تخمین زد. به عنوان مثال، مقدار MAE برای مدل‌های آشفتگی k-ε استاندارد و RNG k-ε جهت شبیه؜سازی پروفیل سطح آزاد آب به‌ترتیب مساوی 166/0 و 201/0 محاسبه گردید. نتایج مدل‌سازی نشان داد که مدل عددی میدان جریان را با دقت قابل قبولی شبیه‌سازی کرد. به عنوان مثال مقادیر RMSE، MAE و R برای شبیه سازی تغییرات سطح آب داخل کانال فرعی به ترتیب مساوی 164/0، 158/0 متر و 997/0 می‌باشد. سپس اثرات چهار زاویه آبگیری مختلف برابر 30، 45، 75 و 90 درجه بر روی الگوی میدان جریان مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج مدل‌سازی، بالاترین مقدار سرعت متوسط عمقی برای مدل با زاویه آبگیری 45 درجه بدست آمد. در بین مدل‌های با زاویه آبگیری 30، 45 و 75 درجه، حداکثر مقدار تنش برشی برای مدل با زاویه آبگیری 45 درجه پیش‌بینی گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Studying the Effects of Division Angle of Rectangular Channel Branches on the Flow Field

چکیده [English]

Generally, intakes are used for conveying and diverting the flow within main channels and rivers. In this study, a flow field was simulated using FLOW-3D software. In addition, the flow free-surface variations were predicted using the Volume of Fluid (VOF) scheme. The flow turbulence was estimated by standard k-ε and RNG k-ε turbulence models. For instance, the MAE values for standard k-ε and RNG k-ε models to simulate the free surface profile were computed 0.166 and 0.201, respectively. The modeling results showed that the numerical model simulated the flow field with an acceptable accuracy. For example, the RMSE, MAE and R values for the simulated flow free-surface variations were calculated 0.164, 0.158 and 0.997 percent, respectively. Then, the effects of four flow division angles (30, 45, 75 and 90 degrees) on flow field pattern were considered. Regarding the modeling results, the highest depth-averaged velocity was obtained for the model with 45-degree. Among the models with division angles of 30, 45 and 75 degrees, the maximum shear stress was predicted for the model with 45-degree.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Division angle
  • Flow pattern
  • Intake
  • Numerical simulation
  • Rectangle channel