| Περίληψη: | Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την ανάλυση της τυρβώδους ροής σε ορθογωνικό, ανοικτό αγωγό τριών διαστάσεων, στον οποίον ενυπάρχουν εμπόδια της μορφής προβόλων (groynes). Τέτοιου είδους κατασκευές χρησιμοποιούνται σε πάρα πολλούς ποταμούς ώστε να διατηρείται η επιθυμητή διατομή και το επιθυμητό βάθος ροής αλλά και να αποφεύγεται η διάβρωση των οχθών σε έντονα πλημμυρικά φαινόμενα. Για την επίλυση του προβλήματος αξιοποιήθηκαν οι εξισώσεις RANS, ενώ για το κλείσιμο της τύρβης χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο δύο εξισώσεων και το μοντέλο . Η διαχείριση της ελεύθερης επιφάνειας έγινε με την μέθοδο Volume of Fluid (VOF), ενώ η αριθμητική επίλυση βασίστηκε στην μέθοδο των πεπερασμένων όγκων και πραγματοποιήθηκε με τον εμπορικό κώδικα FLUENT 6.1.2.
Για την ροή στον υπό εξέταση αγωγό θεωρήθηκε αριθμός Reynolds , ύψος τραχύτητας τοιχωμάτων και κλίση πυθμένα . Για λόγους ελέγχου της ακρίβειας της αριθμητικής μεθόδου που χρησιμοποιήθηκε, αρχικά επιλύθηκε η περίπτωση τρισδιάστατου καναλιού ορθογωνικής διατομής χωρίς προβόλους και τα αποτελέσματα που προέκυψαν συγκρίθηκαν με αναλυτικά αποτελέσματα δισδιάστατης ροής (κατακόρυφο επίπεδο) υπεράνω επίπεδου πυθμένα. Τα αποτελέσματα βρέθηκαν σε καλή συμφωνία μεταξύ τους, γεγονός που επιβεβαίωσε την καταλληλότητα της μεθόδου.
Για το τρισδιάστατο πρόβλημα με τους εγκάρσιους προβόλους, η ανάλυση έδειξε ότι το διάμηκες προφίλ της ελεύθερης επιφάνειας παρουσιάζει τοπική ταπείνωση στην θέση των προβόλων, ενώ η κατανομή των διατμητικών τάσεων παρουσιάζει μια σημαντική αύξηση στο μέτωπο των προβόλων και μια μείωση κατάντη των προβόλων στον πυθμένα και στο πλαϊνό τοίχωμα συγκριτικά με τις τιμές της διατμητικής τάσης στο κανάλι χωρίς τα εμπόδια. Επιπροσθέτως, παρατηρήθηκε η δημιουργία μιας περιοχής ανακυκλοφορίας της ροής κατάντη κάθε προβόλου. Η επανακόλληση της ροής κατάντη των προβόλων υπολογίστηκε ότι συμβαίνει σε μια απόσταση 11-19 φορές το μήκος του προβόλου πλησίον του πυθμένα ενώ πλησίον της ελεύθερης επιφάνειας αυτή η απόσταση ισούται με 6-7 φορές το μήκος του προβόλου ανάλογα με τον αριθμό και την απόσταση που απέχουν οι πρόβολοι μεταξύ τους. Αξίζει να σημειωθεί επίσης ότι οι τάσεις στο πλαϊνό τοίχωμα και στον πυθμένα στην περιοχή κατάντη των προβόλων παρουσίασαν μειωμένη κατά απόλυτο τιμή συγκριτικά με την περίπτωση του καναλιού χωρίς τα εμπόδια, γεγονός που συνηγορεί στη χρησιμοποίηση των προβόλων για προστασία διάβρωσης του ακτής.
|
|---|
