مطالعه اثر زاویه اتصال بر ویژگی های جریان در کانال های متقاطع

برخورد دو جریان با یکدیگر پدیده ای است که در سازه های دست ساز بشر مانند شبکه های آبیاری، آب و فاضلاب و مجاری طبیعی مانند رودخانه ها مشاهده می شود. در این تحقیق با بهره گیری از مدل آشفتگی RSM و روشVOF در نرم افزار فلوئنت، جریان متقاطع در کانال های مستطیلی مدل سازی شده است. تاثیر زاویه اتصال کانال فرعی به کانال اصلی در زوایای30، 45، 60 و 90 درجه بر الگوی جریان و سطح آب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد با کاهش زاویه تقاطع، تراز سطح آب در بالادست تقاطع روند کاهشی و در پایین دست ناحیه تقاطع روند افزایشی دارد. عمق های بالادست تقاطع به ترتیب حدود 2%، 3/4%، 6% و 9% بالاتر از عمق های پایین دست تقاطع در زوایای 30، 45، 60 و 90 درجه می باشند. همچنین یک ناحیه جدایی جریان در پایین دست تقاطع و یک ناحیه سکون در گوشه بالادست تقاطع و در داخل کانال اصلی تشکیل می شود. کاهش زاویه اتصال به کانال اصلی باعث کاهش ابعاد این نواحی و همچنین کاهش آشفتگی جریان در پایین دست محل تقاطع جریان می شود. شبیه سازی توزیع تنش برشی نیز نشان می دهد که تمرکز بالایی از تنش در دیواره روبروی تقاطع وجود داشته و در زوایای اتصال بزرگتر، مقدار این تنش افزایش می یابد. با افزایش زاویه تقاطع کانال ها، ابعاد ناحیه جدایی جریان نیز توسعه پیدا کرده و عرض مفید برای عبور جریان به پایین دست کاهش می یابد. با کاهش زاویه برخورد دو جریان و در نتیجه کاهش ابعاد ناحیه جدایی مشکلات ناشی از برخورد دو جریان کاهش می یابد.