شبیه‌سازی عددی اثر هم‌پوشانی پوشش گیاهی صلب در کانال‌ روباز مستقیم با استفاده از OpenFOAM

در این تحقیق به منظور درک مکانیسم الگوی جریان در کانال‌ها دارای پوشش گیاهی، به بررسی عددی جریان در یک کانال مستطیلی با نرم‌افزار OpenFOAM پرداخته شد. ابتدا از دو حلگر این نرم‌افزار (icoFoam و pimpleFoam) برای محاسبه پروفیل‌های سرعت در هر دو جهت طولی و عرضی برای چهار مقطع منتخب در کانال مستطیلی با یک استوانه مربعی شکل استفاده شد. از مقایسه نتایج شبیه‌سازی‌ با داده‌های موجود، حلگر icoFoam با عملکرد بهتر (خطای شش درصد) برای مدل توسعه‌یافته بعدی انتخاب گشت. سپس مدل جدید با دو استوانه مربعی شکل دوپشته با نسبت فاصله دو و نیم و پنج ایجاد گردید. الگوهای جریان، توزیع سرعت و ویژگی‌های فشار در کانال با سرعت‌های جریان ورودی متفاوت برای این دو مورد بررسی شدند. مشاهده شد که یک اختلال در میدان جریان در تمام شبیه‌سازی‌ها رخ داده و جریان از حالت دایمی به حالت غیردایمی، در یک سرعت بحرانی، تغییر کرد. این حالت ناپایداری در فاصله بین استوانه‌ها برای نسبت فاصله پنج در عدد رینولدز متوسط هشت روی داد، در حالی که برای نسبت فاصله دو و نیم در عدد رینولدز متوسط 32 دیده شد. حداکثر مقادیر جداول زمانی سرعت‌های طولی و عرضی در دوره 200 ثانیه‌ای برای چهار حالت (شامل دو عدد رینولدز و دو نسبت فاصله مختلف) در دو محدوده مکانی ترسیم و به طور کامل بررسی شد. با توجه به نتایج می‌توان گفت که همپوشانی نقش مهمی بر ویژگی‌های -جریان در آرایش‌های دوپشته دارد و با افزایش 55 درصدی نسبت فاصله بین استوانه‌ها، مقدار سرعت بحرانی 74 درصد کاهش می‌یابد.