انجمن هیدرولیک ایران نشریه علمی هیدرولیک 2345-4237 13 1 2018 03 21 Two-dimensional Numerical modeling of rolling waves in chutes and analyze the factors affecting the formation of them «یادداشت تحقیقاتی» مدل‌سازی عددی دو بعدی امواج غلتان روی شوت‌ها و بررسی عوامل مؤثر بر تشکیل آنها 73 84 58400 10.30482/jhyd.2018.58400 FA مریم ضیاالدینی دشتخاکی کارشناسی ارشد سازه‌های هیدرولیکی، بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان مهناز قائینی حصاروئیه استادیار بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان Journal Article 2017 05 07 Roll waves create instabilities and turbulent behavior in channels and chutes that affect downstream<br />hydraulic structures. The present study aims to provide a numerical model to simulate the roll waves<br />in the turbulent regime and analyze the conditions and factors affecting the formation of the roll<br />waves on the free surface. In the present model, the governing equations consist of the depthaveraged<br />Navier Stokes equations that are discretized by finite volume method. The HLLC method<br />is selected. To achieve second order accuracy in time and space, the TVD-WAF scheme is used. For<br />modeling the turbulence effects, the standard k-ɛ turbulence model is used. Then the results of the<br />present model are compared with the experimental data and the analytical solutions. The results<br />show that applying a regular perturbation at the inlet of the channel causes periodic roll waves and<br />the amplitude and period of the periodic roll waves are independent of the perturbation amplitude at<br />the inlet of the channel. But if the perturbation amplitude is a greater percentage of normal depth, the<br />distance of formation of roll waves is shorter and waves evolve faster than other conditions. In<br />addition, the results analysis shows that the Froude number and magnitude of the discharge affect the<br />formation and evolution of waves. امواج غلتان با ایجاد ناپایداری‌ها و رفتار آشفته در کانال‌ها و شوت‌ها، سازه‌ هیدرولیکی و سازه‌های مستهلک کننده‌ی انرژی پایین‌دست آن را تحت تأثیر قرار می‌دهند. تحقیق حاضر با هدف ارائه‌ی مدل عددی برای مدل‌سازی امواج غلتان در رژیم آشفته و تحلیل شرایط شکل‌گیری امواج غلتان در سطح آزاد جریان و عوامل مؤثر بر آن انجام شده است. معادلات حاکم در مدل عددی حاضر، معادلات ناویر استوکس متوسط گیری شده در عمق هستند که با استفاده از روش حجم محدود منقطع سازی شده‌اند. در تحقیق حاضر، از روش HLLC برای مدل‌سازی استفاده شده است. سپس به منظور افزایش دقت، روش TVD-WAF که دارای دقت مرتبه دوم در مکان و زمان می‌باشد، انتخاب شده است. به منظور مدل‌سازی آشفتگی، مدل k- e استاندارد انتخاب شده است. نتایج حاصل از مدل عددی حاضر با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی موجود مقایسه شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که اعمال اغتشاش منظم در ورودی کانال می‌تواند باعث ایجاد امواج غلتان متناوب شود و دامنه و دوره‌ی تناوب این امواج غلتان متناوب به دامنه‌ی اغتشاش اعمال شده در ورودی کانال بستگی ندارد. اما هرچه دامنه‌ی اغتشاش اعمال شده درصد بزرگتری از عمق نرمال باشد، فاصله‌ی تشکیل امواج غلتان از ابتدای کانال کوتاهتر شده و امواج سریعتر تکامل می‌یابند. به علاوه تحلیل و مقایسه نتایج نشان‌دهنده تأثیر عدد فرود در شکل‌گیری و تکامل امواج غلتان است. https://jhyd.iha.ir/article_58400_aa5da9627b5d747c2dbce5c29c319116.pdf