تخمین مقاومت هیدرویکی جریان در کانال های روباز به واسطه ی وجود جریان های ثانویه و لزجت گردابی همواره با چالش جدی مواجه بوده است. به واسطه ی وجود اثر جداره ها بر موقعیت سرعت حداکثر، تعیین سهم لوله های جریان در بستر و جداره با خطا مواجه است. برای این منظور در این تحقیق ابتدا با استفاده از روش ترسیم تطابقی و رسم خطوط هارمونیک جریان و پتانسیل، سهم لوله های جریان در بستر و جداره تخمین زده شده؛ پس از آن، با حذف اثر عوامل ایجادکننده ی گرادیان سرعت در نتایج ساده شده ی حل توام معادلات پیوستگی و ممنتم، مقادیر تنش برشی حاصل از وزن لوله های جریان در بستر و جداره ها محاسبه گردید. از مقایسه ی نتایج حاصل از روش ترسیم تطابقی با نتایج آزمایشگاهی اندازه گیری مستقیم تنش برشی، میزان اندرکنش گردایان سرعت بر نتایج تنش برشی به روش ترسیم تطابقی تعیین گردید. بررسی-ها نشان می دهد که با افزایش نسبت ظاهری، اثر گرادیان سرعت کاهش می یابد، به گونه ای که با افزایش نسبت ظاهری از 1 به 20، میزان اثر گرادیان سرعت بر تخمین تنش برشی بستر به ترتیب از 7 به 1 درصد و در جداره از 15 به 3 درصد کاهش می یابد. سرانجام با ارائه ی روابطی مقادیر تدقیق شده ی تنش برشی در بستر و جداره معرفی شده اند.

تنش برشی یکی از مهمترین موارد تحقیق را در مهندسی هیدرولیک به خود اختصاص می دهد؛ زیرا مستقیما بر ساختار جریان تاثیر می گذارد. در این تحقیق برای مطالعه تنش برشی در بستر و جداره کانال ذوزنقه ای چندین سری آزمایش در کانال ذوزنقه ای با شیب جدار 1 به 1 و در حالت صاف انجام گردید. از پرستون تیوپ برای اندازه گیری تنش برشی استفاده گردید. روابط موجود برای تعیین تنش برشی مورد ارزیابی قرار گرفت و روابطی برای تنش برشی در کانال ذوزنقه ای در حالت صاف با شیب جانبی 1 به 1 ارائه شده است. هم چنین تاثیر پارامتر نسبت ظاهری بر مقدار تنش برشی بی بعد مورد ارزیابی قرار گرفته است. درصد نیروی برشی دیوار (%SFw) نسبت به کل نیروی برشی مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت و نشان داده شد که با افزایش نسبت ظاهری مقدار نیروی برشی دیوار کاهش می یابد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

پیش بینی دقیق توزیع تنش برشی مرزی در کانالهای روباز در بسیاری از مسائل مهندسی نظیر طراحی کانال های پایدار، محاسبات مربوط به افت انرژی و رسوب گذاری در کانال ها حائز اهمیت می باشد. مطالعه های حاضر به بررسی چگونگی توزیع تنش برشی در کانال های نیم سهموی به دو روش انرژی و مومنتم و تغییرات آن در شرایط مختلف هیدرولیکی پرداخته است. برای تعیین تغییرات تنش برشی موضعی به روش انرژی از لوله پرستون با قطر خارجی چهار میلی متر مجهز به سلول های حساس به فشار دینامیک استفاده گردید. برای تبدیل فشار قرائت شده به تنش برشی از منحنی کالیبراسیون پتل استفاده شد. برای اندازه گیری مستقیم تنش برشی کل به روش مومنتم از روش فلوم لبه چاقویی استفاده شد. در نهایت روابطی برای تخمین تنش برشی در جدارهای صاف و زبر در کانال های نیم سهموی ارائه گردید. نتایج نشان دهنده این موضوع می باشد که تنش برشی جداره کانال در شرایط بستر صاف و زبر به ترتیب به-طور متوسط 7/3 درصد و 6/4 درصد بیش از تنش بستر می باشد. هم چنین اندازه گیری تنش برشی جداره و بستر به روش مومنتم در شرایط جداره صاف و زبر به طور متوسط مقادیر تنش برشی را 7/2 درصد و 85/5 درصد بیش از روش انرژی نشان می دهد.

پیش بینی دقیق تنش برشی در کانال های روباز در بسیاری از مسائل مهندسی نظیر طراحی کانال های پایدار، محاسبات مربوط به افت انرژی و رسوبگذاری در کانال ها حائز اهمیت می باشد. در هنگام سیلاب، بخشی از دبی رودخانه توسط کانال اصلی و بخش دیگر توسط دشت های سیلابی که در اطراف کانال اصلی قرار دارند، حمل می شود. به دلیل تفاوت عمق جریان بین کانال اصلی و دشت های سیلابی اطراف، سرعت جریان نیز متفاوت بوده و متعاقبا میزان تنش برشی و توزیع آن به صورت قابل ملاحظه ای دستخوش تغییر می گردد. در تحقیق حاضر آزمایش هایی برروی یک مقطع مرکب مستطیلی از جنس پلکسی گلاس به همراه دشت های سیلابی اطراف با دبی های مختلف و سه نسبت شکل متفاوت به انجام رسید. نتایج نشان داد که در هر نسبت شکل، با افزایش عمق جریان میزان تنش برشی نیز افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش نسبت شکل، میزان تنش برشی به صورت معنی داری کاهش می یابد.

ابداع دستگاه های میکروفلوییدیکی (ریزتراشه سیالی) منجر به تحول شگرفی در حوزه مهندسی، پزشکی و زیست پزشکی شده است. دستگاه های میکروفلوییدیکی شرایط کشت سلول را در ابعاد واقعی بدن فراهم می کنند. در مطالعه حاضر، ریزتراشه سیالی با قابلیت زنده نگه داشتن سلول در شرایط جریان دینامیک ساخته شد. این ریزتراشه از یک میکروکانال اصلی تشکیل شده است که سلول ها در کف آن کشت داده می شوند. با عبور محیط کشت از روی سلول مقادیر مختلف تنش برشی به سلول ها اعمال می شود. نتایج شبیه سازی میدان جریان نشان می دهد که در محدوده دبی 1 تا 100میکرولیتر بر دقیقه توزیع تنش برشی در ریزتراشه، یکنواخت است. در این محدوده، تنش برشی از 0/005434 تا 0/5432دین بر سانتی مترمربع تغییر می کند که در محدوده مجاز برای سلول ها قرار دارد. مقادیر بزرگ تر تنش برشی مانند دبی 1000میکرولیتر بر دقیقه منجر به پارگی جداره سلول و نهایتا متلاشی شدن آن می شود. نتایج آزمایشات تایید می کند که روند رشد و تکثیر سلول ها به ازای مقادیر مختلف فاکتور رشد به عنوان یک فاکتور شیمیایی متفاوت است. سلول ها با فاکتور رشد 15% در روز پنجم کشت، کف میکروکانال را پر کردند، در حالی که در نمونه بدون فاکتور رشد، میکروکانال در روز هفتم پر شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که این ریزتراشه قابلیت رشد و نگهداری سلول ها به مدت بیش از یک هفته را دارد و با تنظیم دبی سیال می توان مقادیر مختلف تنش برشی را به سلول ها اعمال کرد. بنابراین این ریزتراشه قابلیت اجرای آزمایشات مختلف سلولی و بررسی اثر تنش برشی بر واکنش آنها را دارد. . .

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

تحقیق حاضر به بررسی تقاضای کرنشی در عناصر مرزی دیوارهای برشی بتنی با میلگردهای فولادی-کامپوزیتی می پردازد. استفاده همزمان از فولاد و کامپوزیت می تواند منجر به کاهش تقاضای کرنشی و تغییر در توزیع آن تحت بارگذاری جانبی شود. در این راستا، ابتدا مدل المان محدود برای یک نمونه آزمایشگاهی با مقیاس کامل در نرم افزار VecTor-2.0 ارائه شده و صحت سنجی شده است. سپس مطالعات پارامتریک برای مقادیر مختلف نسبت ترکیب فولاد و کامپوزیت انجام شده و پاسخ چرخه ای، نیروی حداکثر، سختی سکانتی، انرژی تک چرخه، شاخص بازیابی تغییرمکان و توزیع کرنش میلگرد استخراج شده است. به این منظور از پارامتر نسبت ترکیب استفاده شده که به صورت نسبت مساحت میلگردهای کامپوزیتی به مساحت کل میلگردها تعریف شده است. نتایج نشان دادند که ترکیب میلگردهای فولادی و کامپوزیتی باعث کاهش تغییرشکل پسماند، حفظ مقاومت پس از تسلیم عضو و افزایش سختی سکانتی در تغییرمکان های جانبی نسبی بیشتر از 1.9 درصد می شود. همچنین ترکیب فولاد و کامپوزیت منجر به رفتار مرکزگرایی دیوار شده و عضو قابلیت بازیابی تغییرمکان را بعد از قطع نیرو دارد. ترکیب مصالح با نسبت ترکیب بیشتر از 0.2 منجر به تأمین مقاومت و حفظ پایداری دیوار می شود. در مقابل افزایش نسبت ترکیب از حد 0.3 صرفاً مقاومت عضو را افزایش داده و تغییر چندانی در مقدار تغییرمکان پسماند ندارد. برای دیوارهای با نسبت ترکیب کمتر از 0.3، منحنی های چرخه ای کرنش - تغییرمکان نامتقارن بوده ولی با افزایش نسبت ترکیب، رفتار متقارن شده و حداکثر کرنش فولاد به ازای تغییرمکان برابر نصف می شود. ناحیه مؤثر کرنشی فولاد در مدل پایه برابر با نصف طول دیوار برشی بوده ولی با افزودن میلگردهای کامپوزیتی این ناحیه تا حد 80 درصد طول دیوار افزایش می یابد که نشانگر توزیع تسلیم شدگی فولاد در ناحیه وسیعتری از عضو به شرط ترکیب با کامپوزیت است.