بررسی عددی و آزمایشگاهی الگوی جریان در تقاطع 90 درجه کانال های مستطیلی

در این مقاله دینامیک و الگوی جریان در تقاطع کانال های مستطیلی مورد بررسی قرار گرفته است. زاویه تقاطع کانال های اصلی و فرعی 90 درجه بوده است. سرعت جریان به وسیله سرعت سنج داپلر صوتی و عمق جریان با عمق سنج نقطه ای اندازه گیری شده و الگوی جریان برای دو حالت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی بردارهای سرعت جریان در جهت های مختلف و همچنین برای مقدار متفاوتی از نسبت های دبی جریان (نسبت دبی جریان در کانال بالادست به کل دبی جریان) مورد توجه بوده است. مقایسه نتایج مدل عددی و آزمایشگاهی نشان داد که شبیه سازی جریان های ثانویه به خوبی توسط مدل انجام شده است. بررسی ها نشان می دهد که از ترکیب دو جریان بالادست و جریان کانال جانبی، جریان چرخشی به وجود می آید که ناحیه چرخشی جریان در کانال اصلی را نیز تحت تاثیر قرار می دهد. این جریان ثانویه که در پایین دست کانال اصلی به وجود می آید کاملا تحت تاثیر نسبت دبی جریان در بالادست کانال اصلی به کل جریان می باشد. در محل تقاطع جریان در کانال اصلی و کانال فرعی جریان چرخشی به دست می آید که در سطح به سمت دیواره سمت راست کانال اصلی و در کف به سمت دیواره سمت چپ است. ابعاد ناحیه چرخشی، با افزایش نسبت دبی جریان کاهش می یابد. بردارهای سرعت جریان عرضی (v) و عمقی (w) در ابتدای ورود جریان جانبی از شدت بسیار پایینی برخوردارند و در محل برخورد دو جریان اصلی و فرعی مقدار آن ها به شدت افزایش می یابد. با ادامه حرکت جریان به سمت پایین دست پس از محل برخورد دو جریان دوباره شدت جریان های عرضی و عمقی کاهش یافته و جریان یک بعدی با سرعت طولی غالب در کانال اصلی برقرار می گردد. همچنین مشاهده شد در جایی که حداکثر تنگ شدگی جریان رخ داده است اندازه بردارهای عرضی جریان نیز حداکثر می باشد.