شبیه سازی عددی معیارهای آستانه حرکت ذرات رسوب با رویکرد اویلری – لاگرانژی

انتقال ذرات جامد در جریان سیال، یک پدیده رایج در طبیعت بوده و نمونه معمول آن در علم هیدرولیک انتقال رسوب در رودخانه ها می باشد. در یک کانال با بستری متشکل از مواد رسوبی، در جریان های با دبی ناچیز ذرات بستر هیچ گونه حرکتی نداشته و در محل خود ثابت باقی می مانند. با افزایش دبی، ذرات بستر شروع به حرکت کرده که این لحظه آستانه حرکت ذرات رسوب نامیده می شود. در این پژوهش با استفاده از یک مدل عددی بر اساس نرم افزار OpenFOAM، به شبیه سازی دوبعدی آستانه حرکت گروهی ذرات رسوب در جریان آشفته پرداخته شده است. رویکرد اتخاذ شده در شبیه سازی به صورت اویلری- لاگرانژی بوده که در آن فاز پیوسته به صورت اویلری و با روش حجم محدود و ذرات رسوب به صورت لاگرانژی و با روش ردیابی ذرات شبیه سازی می شوند. در مدل حاضر اثر سیال بر ذره، ذره بر سیال و همچنین نیروهایی که ذرات رسوب به یکدیگر وارد می کنند، در نظر گرفته شده است. برای لحاظ نمودن اثر برخورد ذرات رسوب به یکدیگر، از رویکرد تماس نرم و مدل برخورد فنر دمپر اصطکاک استفاده گردید. نتایج حاصل از مدل عددی در قالب روش سرعت بحرانی با محققین دیگر مورد مقایسه قرار گرفته و یک رابطه برای معیار آستانه حرکت ذرات پیشنهاد شده است. همچنین آستانه ی حرکت ذرات رسوب با معیارهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد مدل حاضر به خوبی توانسته پدیده ی مذکور را با دقت مناسبی شبیه سازی کند.

کلیدواژه ها:

آستانه حرکت ، سرعت بحرانی ، اویلری – لاگرانژی ، تنش برشی ، OpenFOAM