تحلیل عددی الگوی جریان ثانویه در کانال روباز با شکل های مختلف زبری در کف

تخمین سرعت متوسط عمقی و شدت آشفتگی برای شناسایی وجود جریان های ثانویه، شکل و موقعیت آن از اهمیت زیادی در علم هیدرولیک و مهندسی رودخانه برخوردار است. جریان های ثانویه تابع عواملی همچون شکل زبری بستر کانال، شیب کانال و تنش برشی می باشد. مطالعه حاضر به بررسی اثر شکل زبری بر الگوی جریان ثانویه با مدل سازی عددی در نرم افزارFLOW 3D  با مدل آشفتگی RNG پرداخته است. در نتایج بدست آمده از بررسی های سرعت متوسط، میانگین خطای حاصل برای حدفاصل زبری های مثلثی 94/9% و برای روی تاج زبری 71/3% بود و در مورد سرعت برشی، میانگین خطای حاصل برای زبری مثلثی در سه مقطع در راستای کانال 37/6% حاصل گردید که نشان از توافق خوب مدل عددی با مدل آزمایشگاهی مرجع است. شرایط جریان در کانال برای سه نوع شکل زبری (مستطیلی، ذوزنقه ای با زاویه داخلی 80 درجه و ذوزنقه ای با زاویه داخلی 55 درجه) که بیشترین کاربرد را در سازه های هیدرولیکی دارا می باشند طراحی و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی شدت آشفتگی، جریان های ثانویه عرضی و انرژی جنبشی آشفتگی نشان از تاثیر بیشتر زبری ذوزنقه ای با زاویه داخلی 55 درجه نسبت به دو شکل دیگر زبری را نشان داد. میزان اختلاف شدت آشفتگی در زبری ذوزنقه ای با زاویه داخلی 55 درجه نسبت به زبری مثلثی 54/4% بود. محل تشکیل مرکز هسته سلول ها در عمق تقریبی2/0 متر شروع شده بود. انرژی جنبشی آشفتگی با هسته مرکزی در بالای سطح زبری با مقدار تقریبی 0002/0 برای تمام زبری ها شروع شده، اما محل قرار گیری آن با توجه به هندسه زبری متفاوت می باشد.