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- Title
Three-dimensional numerical modeling of unconfined and confined wall-jet flow with two different turbulence models.
- Authors
Khosronejad, Ali; Rennie, C. D.
- Abstract
Wall-jet flow is an important flow field in hydraulic engineering, and its applications include flow from the bottom outlet of dams and sluice gates. An in-house three-dimensional (3-D) finite-volume Reynolds-averaged-Navier-Stokes (RANS) numerical model predicts the hydrodynamic characteristics of wall jets with square and rectangular source geometry. Either the low-turbulence Reynolds number k-ω or the standard k-ε turbulence closure models are applied. The calculated results for velocity profile and bed shear stress in both longitudinal and vertical directions compare favourably with both the published experimental results and the FLUENT® finite volume model. The two closure models are compared with the k-ω model, displaying 4% greater average accuracy than the k-ε model. Finally, the influence of lateral confinement of the receiving channel on wall-jet hydrodynamics is investigated, with decreased longitudinal deceleration and decreased bed shear stress observed in a confined jet. This has important implications for sediment transport in the receiving channels downstream of sluice gates. L’écoulement de paroi est un champ de courant important en génie hydraulique; ses applications comprennent l’écoulement de la sortie à la base des barrages et des panneaux de vannes. Le modèle numérique maison tridimensionnel à volume fini Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) prédit les caractéristiques hydrodynamiques des écoulements de paroi dont les sources ont une forme carrée et rectangulaire. Le modèle de fermeture au nombre de Reynolds à faible turbulence k-ω ou le modèle à turbulence standard k-ε sont appliqués. Les résultats calculés pour le profil de vitesse et la contrainte de cisaillement du lit dans les directions longitudinale et verticale se comparent favorablement aux résultats expérimentaux publiés et à un modèle à volume fini FLUENT. Ces deux modèles de fermeture sont comparés; le modèle k-ω montre une précision moyenne de 4 % supérieure au modèle k-ε. Finalement, l’influence du confinement latéral du canal de réception sur l’hydrodynamique de l’écoulement de paroi a été examinée; une décélération longitudinale moindre et une contrainte de cisaillement du lit moindre ont été observées dans un écoulement confiné. Cela représente des implications importantes sur le transport de sédiment dans les canaux de réception en aval des panneaux de vannes.
- Subjects
WALL jets; JETS (Fluid dynamics); REYNOLDS number; TURBULENCE; DIVERSION structures (Hydraulic engineering); HYDRAULIC structures
- Publication
Canadian Journal of Civil Engineering, 2010, Vol 37, Issue 4, p576
- ISSN
0315-1468
- Publication type
Article
- DOI
10.1139/L09-172