شبیه سازی توزیع جریان زیربحرانی و نوسانات سطح آب در تقاطع چهار شاخه کانال روباز با FLOW 3D

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آب و خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 گروه آب و خاک، دانشکده کشاورزی،دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 استادیار گروه آب و خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

دراین تحقیق مشخصات جریان در تقاطع کانال چهار شاخه بازاویه 90 درجه با دو ورودی و خروجی با استفاده از نرم‌افزارFLOW 3D شبیه‌سازی‌شده است. تأثیر پارامترهای نسبت دبی ورودی فرعی به ورودی اصلی، عدد فرود کانال ورودی اصلی، ارتفاع سرریزها بر روی نسبت دبی خروجی کانال اصلی به ورودی اصلی و پروفیل طولی سطح آب در محل تقاطع مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند. مقایسه‌ی نتایج نشان داد مدل عددی قابلیت خوبی در شبیه‌سازی دبی جریان در کانال خروجی اصلی و فرعی دارد، به‌طوری‌که RMSE و NRMSE در کانال اصلی خروجی به ترتیب 00047/0 متر مکعب بر ثانیه و 357/3% و در کانال فرعی خروجی 000483/0 متر مکعب بر ثانیه و 834/4% بود. در یک نسبت دبی ثابت، هرچه ارتفاع سرریز خروجی کمتر باشد عدد فروددر کانال ورودی بیشتر است. همچنین مقایسه‌ی نتایج آزمایشگاهی و عددی برای پروفیل‌های سطح آب تطابق خوبی باهم نشان داد. برای یک ارتفاع سرریز ثابت با رسیدن جریان به محل تقاطع، پروفیل سطح آب در این محل کاهش یافته و با گذر از محل تقاطع و ورود جریان به داخل کانال خروجی اصلی، پروفیل جریان روند افزایشی داشت، به‌طوری که RMSE و NRMSE برای پروفیل سطح آب در کانال اصلی به ترتیب 036884/0 متر و 75/15% و در کانال فرعی به ترتیب 04891/0 متر و 996/1% بود. همچنین با افزایش نسبت دبی ورودی، نوسانات سطح آب در محل تقاطع افزایش یافت، در حالی‌که با افزایش ارتفاع سرریزها، نوسانات سطح آب در محل تقاطع کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of Subcritical Flow Distribution and Water Surface Fluctuations in Four-branch Open Channel Junction with FLOW 3D

نویسندگان [English]

  • Zinab Talebi 1
  • Khalil Azhdary 2
  • Seyyed Hossein Hosseini 3
1 Department of Soil and Water,Faculty of Agriculture,Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Department of Soil and Water , Faculty of Agriculture, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
3 Assistant Professor, Department of Water & Soil, Faculty of Agricultural Engineering, Shahrood University of Technology
چکیده [English]

In this study, flow characteristics in 90 degree four-branch open channel junction with two inlets and two outlets simulated using FLOW 3D. Effect of parameters such as ratio of lateral to main inlet discharge, height of weirs on ratio of main outlet discharge to inlet discharge and water surface profile in junction were investigated and were compared with experimental results. Compression of experimental and numerical results showed good agreement, in simulation outlet discharge, so that RMSE and NRMSE in main outlet channel obtained 0.00047 m3/s and %3.357, in lateral outlet channel obtained 0.00488 m3/s and %4.834, respectively. For a constant discharge ratio, a decrease in height of outlet weirs, led to higher Froude number. Also comparison of experimental and numerical results for water surface profile showed good agreement, Too. In a constant height of weirs, when flow approaching the junction water surface profile decreased, and as crossing the junction, water surface profile showed increasing trendency, so that RMSE and NRMSE for water surface profile in main channel were obtained 0.036884 m and %15.75 and in lateral channel obtained 0.04891 m and 1.996%, respectively. An increase in inlet discharge ratio led to more water surface fluctuation in junction whereas height of weir decreased water surface fluctuations

کلیدواژه‌ها [English]

  • 90 degree Four-branch junction
  • FLOW 3D software
  • Flow distribution
  • Geometric and hydraulic parameters
  • Water surface fluctuations