تعداد نشریات | 161 |
تعداد شمارهها | 6,532 |
تعداد مقالات | 70,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 124,115,358 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 97,219,452 |
شبیهسازی عددی معیارهای آستانه حرکت ذرات رسوب با رویکرد اویلری – لاگرانژی | ||
تحقیقات آب و خاک ایران | ||
مقاله 4، دوره 50، شماره 10، اسفند 1398، صفحه 2439-2451 اصل مقاله (1.32 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijswr.2019.272999.668088 | ||
نویسندگان | ||
امین نوری* 1؛ رامین امینی2 | ||
1دانشجوی دکتری، گروه مهندسی آب و محیط زیست، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران | ||
2دانشیار، گروه مهندسی آب و محیط زیست، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران | ||
چکیده | ||
انتقال ذرات جامد در جریان سیال، یک پدیده رایج در طبیعت بوده و نمونه معمول آن در علم هیدرولیک انتقال رسوب در رودخانهها میباشد. در یک کانال با بستری متشکل از مواد رسوبی، در جریانهای با دبی ناچیز ذرات بستر هیچگونه حرکتی نداشته و در محل خود ثابت باقی میمانند. با افزایش دبی، ذرات بستر شروع به حرکت کرده که این لحظه آستانه حرکت ذرات رسوب نامیده میشود. در این پژوهش با استفاده از یک مدل عددی بر اساس نرمافزار OpenFOAM، به شبیهسازی دوبعدی آستانه حرکت گروهی ذرات رسوب در جریان آشفته پرداخته شده است. رویکرد اتخاذ شده در شبیهسازی بهصورت اویلری- لاگرانژی بوده که در آن فاز پیوسته بهصورت اویلری و با روش حجم محدود و ذرات رسوب بهصورت لاگرانژی و با روش ردیابی ذرات شبیهسازی میشوند. در مدل حاضر اثر سیال بر ذره، ذره بر سیال و همچنین نیروهایی که ذرات رسوب به یکدیگر وارد میکنند، در نظر گرفته شده است. برای لحاظ نمودن اثر برخورد ذرات رسوب به یکدیگر، از رویکرد تماس نرم و مدل برخورد فنر دمپر اصطکاک استفاده گردید. نتایج حاصل از مدل عددی در قالب روش سرعت بحرانی با محققین دیگر مورد مقایسه قرار گرفته و یک رابطه برای معیار آستانه حرکت ذرات پیشنهاد شده است. همچنین آستانهی حرکت ذرات رسوب با معیارهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد مدل حاضر به خوبی توانسته پدیدهی مذکور را با دقت مناسبی شبیهسازی کند. | ||
کلیدواژهها | ||
آستانه حرکت؛ سرعت بحرانی؛ اویلری – لاگرانژی؛ تنش برشی؛ OpenFOAM | ||
مراجع | ||
Ab Ghani, A., Salem, A. M., Abdullah, R., Yahaya, A. S., & Zakaria, N. A. (1999). Incipient motion of sediment particles over loose deposited beds in a rigid rectangular channel. In Proc. the Eighth International Conference on Urban Storm Drainage. Ackers, P., & White, W. R. (1973). Sediment transport: new approach and analysis. Journal of the Hydraulics Division, 99(hy11). Bogardi, J. L. (1968). Incipient sediment motion in terms of critical mean velocity. Acta Technica Academiae Scientiarum Hungaricae, 62(1-2), 1. Bong, C. H. J., Lau, T. L., & Chan, N. W. (2016). Sediment deposit thickness and its effect on critical velocity for incipient motion. Water Science and Technology, 74(8), 1876-1884. Hydraulics, D. (1972). Systematic investigation of two-dimensional and three-dimensional scour. Report M648 M, 863. Dey, S., Sarker, H. K. D., & Debnath, K. (1999). Sediment threshold under stream flow on horizontal and sloping beds. Journal of engineering mechanics, 125(5), 545-553. Ergun, S. (1952). Fluid flow through packed columns. Chem. Eng. Prog., 48, 89-94. El-Zaemey, A. K. S. (1991). Sediment transport over deposited beds in sewers. Ph.D. thesis, Dept. of Civil Engineering, Univ. of Newcastle upon Tyne. Garde, R. J., & Raju, K. R. (2000). Mechanics of sediment transportation and alluvial stream problems. Taylor & Francis. Gidaspow, D., Bezburuah, R., & Ding, J. (1991). Hydrodynamics of circulating fluidized beds: kinetic theory approach (No. CONF-920502-1). Illinois Inst. of Tech., Chicago, IL (United States). Dept. of Chemical Engineering. Graf, W. H., & Pazis, G. C. (1977). Les phénomènes de déposition et d'érosion dans un canal alluvionnaire; érosion et déposition; un concept probabiliste; Weak sediment transport. Grass, A. J. (1971). Structural features of turbulent flow over smooth and rough boundaries. Journal of fluid Mechanics, 50(2), 233-255. Gregoretti, C. (2000). The initiation of debris flow at high slopes: experimental results. Journal of Hydraulic Research, 38(2), 83-88. Gruber, K. (2012). Sediment transport in open channel flows-Experimental investigation and numerical simulation of local scour development downstream of a weir. Ph. D. dissertation, Johannes Kepler University Linz. Iwagaki, Y. (1956). (I) Hydrodynamical study on critical tractive force. Transactions of the Japan Society of Civil Engineers, 1956(41), 1-21. Kramer, H. (1935). Sand mixtures and sand movement in fluvial model. Transactions of the American Society of Civil Engineers, 100(1), 798-838. Launder, B. E., & Spalding, D. B. (1974). The numerical computation of turbulent flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 3(2), 269-289. Mei, R., & Klausner, J. F. (1994). Shear lift force on spherical bubbles. International Journal of Heat and Fluid Flow, 15(1), 62-65. Nalluri, C., & Ghani, A. A. (1996). Design options for self-cleansing storm sewers. Water Science and Technology, 33(9), 215-220. Nasrollahi, A., Salehi Neyshabouri, S. A. A., Ahmadi, G., & Namin, M. M. (2008). Numerical simulation of particle saltation process. Particulate Science and Technology, 26(6), 529-550. Neill, C. R. (1968). Note on initial movement of coarse uniform bed-material. Journal of Hydraulic Research, 6(2), 173-176. در جدول 1 آمده است Novak, P., & Nalluri, C. (1975). Sediment transport in smooth fixed bed channels. Journal of the Hydraulics Division, 101(ASCE# 11556 Proceeding). Novak, P., & Nalluri, C. (1984). Incipient motion of sediment particles over fixed beds. Journal of Hydraulic Research, 22(3), 181-197. Odar, F., & Hamilton, W. S. (1964). Forces on a sphere accelerating in a viscous fluid. Journal of Fluid Mechanics, 18(2), 302-314. Rottner, J. (1959). A formula for bed load transportation. La Houille Blanche, 14(3), 285-307. Safari, M. J. S., Aksoy, H., Unal, N. E., & Mohammadi, M. (2017). Experimental analysis of sediment incipient motion in rigid boundary open channels. Environmental Fluid Mechanics, 17(6), 1281-1298. Salem, A. M. (2013). The effects of the sediment bed thickness on the incipient motion of particles in a rigid rectangular channel. In Proc. 17th Int. Water Technology Conf., IWTC17, Istanbul, Turkey. Shafai Bejestan, M. (2009). Basic theory and practice of Hydraulic of sediment transport. Shahid Chamran University. Shields, A. (1936). Application of similarity principles and turbulence research to bed-load movement. Straub, L. G. (1935). Some observations of sorting of river‐sediments. Eos, Transactions American Geophysical Union, 16(2), 463-467. Vetsch, D. F. (2012). Numerical simulation of sediment transport with meshfree methods. Ph. D. dissertation, ETH Zurich. Wen, C. Y. (1966). Mechanics of fluidization. In Chem. Eng. Prog., Symp. Ser. (Vol. 62, pp. 100-111). Wiberg, P. L., & Smith, J. D. (1987). Calculations of the critical shear stress for motion of uniform and heterogeneous sediments. Water resources research, 23(8), 1471-1480. Yalin, M. S., & Karahan, E. (1979). Inception of sediment transport. Journal of the hydraulics division, 105(11), 1433-1443. Zhou, Z. Y., Yu, A. B., & Choi, S. K. (2011). Numerical simulation of the liquid-induced erosion in a weakly bonded sand assembly. Powder technology, 211(2-3), 237-249. Zou, S. (2007). Coastal sediment transport simulation by smoothed particle hydrodynamics. Ph. D. dissertation, The Johns Hopkins University. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 727 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 532 |