شبیه سازی عددی سطح آزاد و میدان جریان در کانال دایروی در امتداد سرریز جانبی در شرایط جریان زیربحرانی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشآموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران -آب، گروه مهندسی عمران، دانشگاه رازی کرمانشاه

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرمانشاه

چکیده

چکیده
سرریز جانبی بهعنوان سازه کنترلکننده جریان بر روی دیواره کانال اصلی نصب میشود. هنگامیکه سطح آب
بالاتر از تاج سرریز جانبی است، جریان اضافی از روی تاج سرریز شده و به داخل کانال جانبی هدایت میشود. این
سازهها کاربرد وسیعی در شبکههای دفع فاضلاب شهری، سیستمهای آبرسانی، شبکه زهکشی و انحراف سیلاب
دارند. در این مطالعه سطح آزاد جریان و دبی جریان عبوری از روی سرریز جانبی در یک کانال دایروی با استفاده از
و برای برآورد RNG k-ε شبیهسازی شد. برای شبیهسازی آشفتگی میدان جریان از مدل آشفتگی FLOW-3D نرمافزار
استفاده شد. نتایج شبیهسازی عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید که VOF تغییرات سطح آزاد جریان نیز از طرح
دقت قابلقبول مدل عددی را نشان داد. در ادامه، ضریب دبی سرریز جانبی و نیز سطح آزاد جریان برای دبیهای
مختلف داخل کانال اصلی مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس نحوه تغییرات عرض صفحه جدایش جریان از محل بستر
کانال اصلی بهسمت سطح آزاد جریان بررسی شد. همچنین اثر شکل کانال دایروی بر روی الگو و شدتجریان ثانویه در
کانال اصلی و اثرات دبی کانال اصلی بر روی ارتفاع نقطه سکون و الگوی تنش برشی بستر موردبررسی قرار گرفت. بر
اساس الگوی جریانهای زیربحرانی، عمق جریان از بالادست سرریز جانبی بهسمت انتهای پاییندست سرریز افزایش
یافت. برای کلیه نیمرخهای طولی، با افزایش دبی کانال اصلی، عمق جریان در امتداد سرریز جانبی افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Simulation of Flow Free Surface and Field in Circular Channel along the SideWeir in Subcritical Flow Conditions

نویسندگان [English]

  • H Azimi1, 1
  • S Shabanlou 2
چکیده [English]

A side weir is being installed as a flow control structure on the side of the main channel. When the
water level exceeds the crest level of the side weir, the additional flow will spill over the weir crest
and divert into the side channel. This type of structures has wide application in urban sewage
disposal, water supply systems, drainage and flood diversion networks. In this study, the free
surface of flow and the side weir discharge were simulated using FLOW-3D software. The RNG k-
ε turbulence model was used for simulation of the flow field turbulence. Also the volume of fluid
(VOF) scheme was applied to predict the variations of flow free surface. Comparing numerical
simulations with experimental results showed the acceptable accuracy of numerical model. Next,
the discharge coefficient of side weir and the free surface of flow variations were evaluated for
different discharges of the main channel. Then the variation of the width of the separating stream
surface from bed of the main channel toward the free surface of flow was investigated. Also, the
circular channel effects on the pattern and strength of the secondary flow were studied. The effects
of the main channel discharge on the stagnation point height and bed shear stress pattern were
investigated. According to the subcritical flows pattern, the flow depth was increased from the side
weir upstream end towards its downstream end. For all longitudinal profiles with increasing
discharges within circular channel, the flow depth was increased along the side weir.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Circular channel
  • Flow field
  • Free surface
  • Numerical simulation
  • Side weir