بررسی عددی رفتار رسوب گذاری جریان گل آلود رهاسازی توده در محیط دارای لایه بندی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زنجان

3 دانشجوی کارشناسی ، مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

دسته مهمی از جریان‌های چگال، جریان‌های گل‌آلود نامیده می‌شوند که اختلاف چگالی، به‌خاطر حضور ذرات جامد معلق در سیال ایجاد می‌شود. در این مقاله شبیه سازی عددی سه بعدی جریان چگال حاوی ذره رهاسازی توده، به منظور بررسی هیدرودینامیک جریان در محیط دارای لایه‌بندی چگالی ارائه شده‌است. شبیه‌سازی‌ها به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ، با فیلتر جعبه‌ای سه‌بعدی، روش اسماگورینسکی دینامیک و تابع میرایی وندریست انجام شده‌است نتایج به دست آمده در حضور لایه‌بندی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. هم‌چنین حضور لایه‌بندی چگالی در محیط، باعث کاهش قابل توجه سرعت پیشروی جریان می‌شود ولی تأثیر به‌سزایی برروی الگـوی رسـوب‌گذاری ندارد. علاوه بر این، نتایج به‌دست آمده نشان داد که افزایش شیب، افزایش رسوب‌گذاری را در پی دارد. هم‌چنین، مشاهده شد که افزایش قطر ذرات، باعث کاهش مومنتوم جریان و در نتیجه افزایش رسوب‌گذاری شده‌است. با هدف نمایش دقیق‌تر برهم کنش ذرات روی هم، سرعت سقوط ذرات به صورت متغیر با غلظت نیز در نظر گرفته شده‌است. نتایج این تحلیل نشان می‌دهد که متغیر درنظر گرفتن سرعت سقوط ذرات در مراحل اولیه پیشروی جریان باعث تغییر ناچیزی در سرعت پیشانی می‌شود ولی در ادامه در نظر گرفتن سرعت سقوط متغیر برای ذرات سرعت بیشتری را برای پیشانی جریان پیش‌بینی می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical study of lock exchange turbidity current depositional behavior in stratified environment

نویسندگان [English]

  • Saba Teymouri 1
  • Ehsan Khavasi 2
  • Hamid Yousefi 3
1 Department of Mechanical Engineering, University Of Zanjan, Zanjan, Iran.
2 Mechanical engineering department, University of Zanjan
3 Department of Mechanical Engineering, University Of Zanjan, Zanjan, Iran.
چکیده [English]

An important types of density currents is called turbidity currents, where the density difference is due to the presence of suspended solid particles. In this paper, 3D numerical simulation of lock-exchange particle laden density current is presented in order to investigate the hydrodynamic of the current in density stratified environment. Simulations are carried out using Large Eddy Simulation method, three-dimensional Box filter, dynamic Smagorinsky method and Van driest damping function. The obtained results in stratified case are in good agreement with experimental data. Also, the presence of stratified environment significantly reduces the current velocity, but does not have any significant effect on the sedimentation pattern. In addition, the results show that increasing the slope leads to increase in sedimentation. It was also observed that increasing the particle diameter reduces the current momentum and increased sedimentation. For more accurate representation of the particle interaction, the particle settling velocity also varies with concentration. The analysis show that assuming the variable settling velocity in the early stages of the current leads to insignificant change in the front velocity, but when the flow advances more, the faster front velocity will be predicted.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Density current
  • Lock-exchange
  • Stratified environment
  • Large Eddy Simulation