Three-dimensional numerical study of flow structure in channel confluences.

Channel confluence is one of the important features of each river system and some hydraulic structures. The features that can dominantly control flow characteristics in a confluence are confluence angle, discharge, width ratios, and Froude number of flow. Several research studies have been conducted however a comprehensive three-dimensional (3-D) numerical study of flow characteristics in a confluence has not yet been reported. In the present study, SSIIM2.0, a 3-D numerical model, is validated and applied to investigate secondary currents, velocity distribution, flow separation, and water surface elevation in different conditions. The results of the present study illustrate that flow structure and water surface variations in a confluence are highly influenced by confluence angle, discharge, and width ratios as well as Froude number because of their effect on flow deflection, separation, and secondary currents. The graphs from the present study can be used to analyze water surface variation, velocity field, and flow separation dimensions in difference conditions for engineering designs. La confluence des canaux est l’une des caractéristiques importantes de chaque réseau hydrographique et de certains ouvrages hydrauliques. Les attributs qui peuvent principalement affecter les caractéristiques de l’écoulement dans une confluence sont l’angle de confluence, les rapports débit et largeur, de même que le nombre de Froude de l’écoulement. Plusieurs travaux de recherche ont été réalisés, mais une étude numérique tridimensionnelle complète des caractéristiques de l’écoulement dans une confluence n’a pas encore été signalée. Dans la présente étude, le modèle numérique tridimensionnel SSIIM2,0 est validé et utilisé pour examiner des courants secondaires, la distribution de la vitesse, la séparation de l’écoulement et l’élévation de la surface de l’eau sous diverses conditions. Les résultats montrent que les variations dans la structure d’écoulement et la surface de l’eau dans une confluence sont très influencées par l’angle de confluence, les rapports débit et largeur de même que par le nombre de Froude en raison de leur effet sur la déviation de l’écoulement, la séparation des courants et les courants secondaires. Les graphiques qui en découlent peuvent être utilisés pour analyser la variation de la surface de l’eau, le champ de vitesse et les volumes lors de la séparation de l’écoulement sous diverses conditions pour aider à la conception technique. [ABSTRACT FROM AUTHOR]