Simulation of temporal local scour beneath horizontal jets by a 3-phase cfd model

Abstract

Bu çalışmada geçici lokal oyulma profili ve rijit zeminin mansabındaki yatay türbülanslı jetin altındaki akım karakteristiklerinin simülasyonu için 2 boyutlu zamana bağlı bir sayısal model sunulmuştur. Geçici yerel oyulma profili 3 fazlı bir karışım modeli ile (hava,su,kum) simule edilmiştir. Bir yaklaşım modeli olarak RNG k-?türbülans modeli kullanılmıştır. Akış koşulları kararsız (unsteady) olarak öngörülmüştür. FLUENT CFD yazılım paketi kullanılaraksanal 2 boyutlu bir kanal tasarlanmıştır. Sıkıştırılamaz ve viskoz akışlar içinNavierStokes denklemleri sonlu hacimler metodu kullanılarak diskritize edilmiştir. Başkaları tarafından kaydedilen farklı deneysel koşullar için sunulan sayısal şema çalıştırılmıştır. Önerilen sayısal modelin tahminlerinin gözlenenlerle kıyaslanması,önerilen sayısal şemanın hassaslığının bir göstergesi olduğunu göstermiştir. Bütün sonuçlar,türbülanslı su jetleri altındaki aşınabilir yatak profillerinin simülasyonunda mevcut modelin kullanılmasını teşvik etmiştir.

In this study, a two dimensional time-dependent numerical model is proposed for simulation of temporal local scour profile and flow characteristics beneath horizontal turbulent jets downstream of rigid apron. The temporal scour profile was simulated by a3-phase mixture (air, water, sand) model. The Renormalized Group (RNG) k-? turbulence model is used as a closure model. The flow conditions are assumed as unsteady. A two dimensional virtual numerical flume was composed using FLUENT CFD package. The Navier-Stokes equations for incompressible and viscous fluids were discretized by using finite volume method. The proposed numerical scheme was run for different experimental conditions recorded by others. Comparison of the proposed numerical model?s predictions to the observed ones showed a good agreement which is an indication of the precision of the proposed numerical scheme. The overall results encouraged the use of the present model in simulation of movable (erodible) bed profiles beneath turbulent water jets.