بررسی تاثیر نفوذپذیری بستر کانال مسطح بر ویژگی ها و ساختار متوسط جریان آشفته در تخلخل های گوناگون

بستر نفوذپذیر با دو ویژگی اصلی آن، قطر متوسط (نماینده ی درشتی ذرات) و تخلخل (نماینده ی درصد نفوذپذیری)، بیان می شود. در مقاله حاضر تاثیر نفوذپذیری بستر بر ساختار متوسط آشفتگی جریان بررسی شده است. جریان، روی یک بستر نفوذپذیر به روش پیوستار با بهر هگیری از معادلات متوسط گیری شده حجمی ناویر استوکس مدل سازی شده و نتایج چها ر شبیه سازی با تخلخل های گوناگون ارائه شده است. نفوذپذیری بستر را می توان به وسیله ی عدد رینولدز نفوذپذیری (نسبت قطر موثر های کوچک، بستر به صورت مرز صلب رفتار Rek توصیف کرد. در (Rek، حفر ه ها به مقیاس طولی گرداب ه های آشفتگی مجاور بستر های بزرگ، مرز میدان مانند بستری با نفوذپذیری زیاد (با اثرات لزجت قابل اغماض) رفتار خواهد کرد. در Rek کرده و به عکس در این شرایط، گرداب ه های آشفتگی نزدیک بستر در امتداد جریان به ندرت قابل تشخیص خواهند بود. می توان دلیل این امر را 1) انتقال آزاد آشفتگی در مرز نفوذپذیر و /یا 2) کاهش تنش برشی متوسط به واسطه عدم وقوع پدیده ی انسداد بستر و تاثیر ناچیز لزجت ناشی از حضور بستر دانست. مشخصه غالب آشفتگی در مجاور بستر با نفوذپذیری زیاد، ساختارهای گردابه ای نسبتا بزرگی هستند که احتمالا نشات گرفته از پدید هی ناپایداری کلوین -هلمهولتز جریان هستند. همین ساختارها عامل تبادل مومنتوم بین جریان عمومی کانال و جریان دوفازی داخل بستر نفوذپذیر است. این فرایند سبب افزایش اصطکاک بستر شده و در نتیجه محدوده برازش ناحیه 1 برابر / لگاریتمی کمی به سمت پایین منتقل می شود. فزون بر این مشاهده گردیده که شیب منحنی قانون لگاریتمی در حدود 04 شیب معمول آن در جریان های آشفته مجاور بستر های صاف و زبر است.