تعیین رابطه بین تلفات انرژی و پارامترهای آشفتگی در کانال های باز

بررسی موضوع افت انرژی در کانال ها و رودخانه ها سابقه بسیار طولانی داشته و پرداختن به آن به منظور مطالعه، طراحی و مدیریت در آبراهه های فوق ضروری به نظر می رسد. در هیدرولیک، اکثر جریان های عملی دارای ماهیت تصادفی و آشفته بوده و در اغلب جریان های مورد نظر در موارد کاربردی، حرکات آشفته مشارکت عمده ای در انتقال جرم، اندازه حرکت و حرارت و لذا تاثیر تعیین کننده ای بر توزیع مولفه های مختلف انرژی مکانیکی در سراسر میدان جریان دارند. یکی از وظایف اصلی مهندسان شاغل در زمینه هیدرولیک و مکانیک سیالات، ارزیابی این مولفه ها در کانال های باز است. در مطالعه حاضر با شناخت و فهم مبانی انرژی، آشفتگی و پدیده های حاکم به ارایه فرم تغییرشکل یافته ای از بیلان انرژی مکانیکی کل و روابط مستقیم محاسبه تلفات انرژی به صورت تحلیلی پرداخته شده و به منظور بررسی کاربرد روابط حاصل، شبیه سازی عددی سه بعدی با به کارگیری نرم افزار متن باز اپن فوم براساس مدل حجم محدود با حل معادلات ناویر- استوکس، انجام شده و آشفتگی جریان با استفاده از مدل k-ε در محاسبات وارد شده است. سپس، به تحلیل نتایج حاصل از شبیه سازی عددی در قالب محاسبه افت انرژی براساس پارامترهای آشفتگی، مقایسه آن با افت انرژی حاصل از روابط متداول در هیدرولیک و شناسایی پارامترهای آشفتگی موثر بر آن، ارزیابی مرتبه بزرگی پارامترهای مختلف در بیلان انرژی مکانیکی کل و تعیین رابطه ای مستقیم برای ضریب مقاومت جریان که غالبا به صورت تجربی تعیین می شود، پرداخته شده و نهایتا شناخت بیش تری از جزئیات تلفات و بیلان انرژی مکانیکی حاصل شده است.