Numerical Investigation of Bed Shear Stress and Roughness Coefficient Distribution in a Sharp Open Channel Bend

سال انتشار: 1402
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 82

فایل این مقاله در 14 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-16-8_005

تاریخ نمایه سازی: 27 خرداد 1402

چکیده مقاله:

The helical flow leads to the redistribution of the bed shear stress and roughness coefficient in open-channel bends, influencing the transport of sediment and riverbed evolution process. To explore the mechanisms underlying this redistribution, a ۳D numerical simulation of a ۱۸۰° sharp bend was performed by solving the Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) equations using the Reynolds stress equation model (RSM) as the anisotropic turbulence closure approach. The results indicate that the high bed shear stress zone appeared in the inner bank region from the ۵۰° to ۱۱۰° sections, and the section maximum bed shear stress gradually shifted outwards, owing to the advective momentum transport by the circulation cells. The quantitative analyses of the terms in depth-averaged Navier-Stokes equations indicate that the contributions of the cross-stream circulation and cross-flow to the downstream bed shear stress were of the same order of magnitude, and the overall contribution rate of the cross-stream circulation was ۲۰%. The contribution rates of the cross-flow, cross-stream circulation, turbulence, and pressure gradient to the transverse bed shear stress were approximately ۳۰%, ۷%, ۳%, and ۶۰%, respectively, indicating that the pressure gradient term arising from the transverse water surface slope played a dominant role. The Chezy resistance coefficient showed an overall decreasing trend along the bend. Therefore, an effective expression considering the streamwise variation along the centreline and transverse variation was successfully established to predict the uneven distribution of the Chezy resistance coefficient.

کلیدواژه ها:

Open ، channel bends Reynolds stress equation model Bed shear stress distribution Momentum transport Roughness coefficient

نویسندگان

P. Hu

State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering, Wuhan University, Wuhan ۴۳۰۰۷۲, China

M. Yu

State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering, Wuhan University, Wuhan ۴۳۰۰۷۲, China

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Abhari, M. N., Ghodsian, M., Vaghefi, M., & Panahpur, N. ...
  • Booij, R. (۲۰۰۳). Measurements and large eddy simulations of the ...
  • Journal of Hydraulic Engineering, ۱۳۰(۳),۱۸۶-۱۹۸. https://www.doi.org/۱۰.۱۰۶۱/(asce)۰۷۳۳-۹۴۲۹(۲۰۰۴)۱۳۰:۳(۱۸۶)Blanckaert, K., & De Vriend, ...
  • Constantinescu, G., Koken, M., & Zeng, J. (۲۰۱۱). The structure ...
  • Water Resources Research, ۴۷, W۰۵۵۱۵. https://www.doi.org/۱۰.۱۰۲۹/۲۰۱۰WR۰۱۰۱۱۴Dietrich, W. E., Smith, J. ...
  • Dyer, K. R. (۱۹۸۶). Coastal and Estuarine Sediment Dynamics. Wiley, ...
  • Engel, F. L., & Rhoads, B. L. (۲۰۱۶). Three-dimensional flow ...
  • Galperin, B., Kantha, L. H., Hassid, S., & Rosati, A. ...
  • The Journal of Geology, ۸۸(۵), ۵۴۳-۵۶۵. https://www.doi.org/۱۰.۱۰۸۶/۶۲۸۱۴۰Hu, C., Yu, M., ...
  • Krishnappan, B. G., & Engel, P. (۲۰۰۴). Distribution of bed ...
  • نمایش کامل مراجع