شبیه سازی عددی توپوگرافی بستر و میدان جریان در اطراف مانع توری سنگی T شکل در کانال مستقیم با تخلخل های مختلف جان و بال با نرم افزار Flow-3D

نویسندگان

1 مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی دانشکده فنی و مهندسی بوعلی شهر همدان

2 مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی دانشکده فنی و منهدسی دانشگاه بوعلی سینا همدان

چکیده

یکی از سازه هایی که به طور وسیعی به منظور ساماندهی رودخانه ها و کانال ها استفاده می شود، آبشکن نام دارد. از گدشته دور مزیت های این نوع سازه به طور وسیعی نشان داده شده است. از جمله مسائل مهم در طراحی موانع، پدیده آبشستگی موضعی در دماغه آن‌ است که در اثر تغییر در الگوی جریان و وجود گردابه‌های قوی پدیدار می‌شود. در سال‌های اخیر، اکثر تحقیقات انجام شده بر روی موانع باز و بسته استوار بوده و اغلب به‌صورت آزمایشگاهی انجام شده است. بنابراین در این تحقیق، آبشستگی و الگوی جریان سه‌بعدی در اطراف مانع توری‌سنگی Tشکل با استفاده از مدل عددی Flow-3D و مدل آشفتگی (k-w) شبیه‌سازی شده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده است. نتایج نشان داد که مدل (k-w) در پیش‌بینی حداکثر عمق آبشستگی و الگوی جریان در اطراف مانع توری‌سنگی T ‌شکل، انطباق بهتری با نتایج آزمایشگاهی دارد. به‌طوری‌که محل وقوع آبشستگی و حداکثر عمق آبشستگی به‌دست آمده از شبیه‌سازی عددی به نتایج آزمایشگاهی نزدیک می‌باشد. همچنین افزایش نفوذپذیری جان تاثیر به‌سزائی در کاهش آشفتگی جریان، جریان‌های گردابه‌ای و سرعت عرضی دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numercial Simulation of Flow Field and Scouring Around T- Shaped Spur Dike with Different Porosity of Web and Wing in the Straight Channel

نویسندگان [English]

  • saeed hedayati aram 1
  • Majid Fazli 2
1 water and hydraulic structure engineering Bu-Ali Sina University Hamedan
2 Water and Hydraulic Structure engineering engineering department Bu-Ali Sina University Hamedan
چکیده [English]

One of the structures that is widely used for training the rivers and channels is groyne. From past time, application of the groyne indicates the wide advantages of these kind of structures. One of the important issues in the design of groynes is the local scour phenomenon in the nose due to changes in flow pattern and presence of strong vortices. In recent years, most research has been based on open and impermeable groynes, and most have been done in laboratory. Therefore, in this study, the scour and 3D flow pattern around the T-shaped gabion groyne were simulated using Flow-3D numerical model and turbulence model (k-ω) and compared with the experimental results. The results showed that the model (k-ω) has better agreement with the experimental results in predicting the maximum scour depth and flow pattern around the T-shaped gabion groyne. So that the location of scour and the maximum depth of scour obtained from numerical simulation are close to the experimental results. Increasing the body permeability also has a significant effect on reducing turbulence, eddy and transverse velocity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Scouring
  • T-shaped groyne
  • Flow pattern
  • Gabion groyne
  • Flow-3D

مراجع

Abbasi A and Malek Nezhad Yazdi M, 2013. Experimental study of the effect of geometric characteristics of direct permeable and T-shaped gutters on the scour around them. Journal of Irrigation and Water Engineering 2(8): 95-107 (In Persian with English abstract).
Daneshfaraz R, Bagheri Y, Ghaderi A and Ghahremanzadeh A, 2015. An analysis of flowing pattern around T-shaped spur sike at 90° arc, based on fluent and Flow-3D models. International Bulletin of Water Resources & Development 3(3): 1-9.
Hiroshi T, Nakagawa H, Kawaike K and Zhang H, 2008. Flow and sediment transport around impermeable or permeable groins. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE 52 26(3): 175-180.
Mehraeen M, Noorbakhsh M and Ghodsian M, 2015. Investigation of turbulent flow field around submerged T-shaped breakwater. Civil Scientific-Research Journal 15(3): 171-178 (In Persian with English abstract).
Nayyer S, Farzin S, Karami H and Rostami M, 2019. A numerical and experimental investigation of the effects of combination of spur dikes in series on a flow field. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering 41(256): 1-11.
Neveen BA, 2011. The effect of inclined groins on the flow. Water Resources and Environmental Engineering 3(8): 167-175.
Nabi Bakhsh S, Dehghani A, Zahiri A and Hesam M, 2010. Numerical simulation of the scour around the tilted head groyne. In Proceedings of the 6th National Conference on Watershed Management Science and Engineering and 4th National Conference on Erosion and Sedimentology, 28 April Mazandaran, Noor, Iran (In Persian with English abstract).
Rezaei A and Fazli M, 2018. Experimental study of flow pattern and scouring around the gabion T-shaped groyne with different porosity percentage of wing and body. Master Thesis in Civil Engineering in Hydraulic Structures, Faculty of Engineering, Bu Ali University (In Persian with English abstract).
Sharma K and Mohapatra KP 2012. Separation zone in flow past a spur dyke on rigid bed meandering channel. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE 138(10): 897-901.
Vaghefi M, Ghodsian M and Salehi Neyshabouri SAA, 2009. Experimental study on scouring around single T-Shape spur dike on a 90 degree Bend. Journal of Iran-Water Resources Research 4(3):  57-69. (In Persian with English abstract).
Zange H, Nakagawa H and Mizutani H, 2012. Bed morphology and grain size characteristics around a spur dyke. International Journal of Sediment Research 27: 141-157.
دانش آب و خاک
دوره 32، شماره 4
دی 1401
صفحه 169-186

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار