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

هر صفحه ی مستغرق، یک مولد جریان چرخشی ثانوی است که در نتیجه ی وجود گرادیان قائم فشار در طرفین صفحه حاصل می گردد. عملکرد یک صفحه ی مستغرق به الگوی جریان ثانوی ناشی از آن بستگی دارد. در تحقیق حاضر تأثیر برش لبه ی ابتدایی صفحات بر عملکرد شش نوع شکل مختلف صفحات مستغرق با استفاده از مدل عددی Flow-3D ارزیابی شده است. صفحات مورد بررسی عبارتند از یک صفحه ی مستطیلی ساده و پنج صفحه که لبه ی ابتدایی آن ها به ترتیب با زاویه های 30، 45، 60، 70 و 3/73 درجه نسبت به امتداد قائم برش خورده است. مدل عددی با استفاده از داده های سرعت سنجی آزمایشگاهی واسنجی شده است. نتایج نشان می دهد که برش لبه ی ابتدایی صفحات در کاهش مؤلفه های منفی سرعت در لبه ی ابتدایی صفحات بسیار مؤثر است. این روش اصلاحی موجب کاهش نسبی گشتاور اندازه ی حرکت (MOM) ناشی از صفحات، نسبت به صفحه ی مستطیلی مبنا می گردد؛ در عین حال بازده (عملکرد در واحد سطح) صفحات برش خورده نسبت به صفحه ی مستطیلی ساده افزایش یافته است.

صفحات مستغرق سازه های مستطیلی نازکی هستند که به لحاظ داشتن زاویه با جهت جریان ناحیه پر فشار و کم فشار در دو طرف آن ها ایجاد می شود. این سازه ها باعث ایجاد گرداب ثانویه و تغییر الگوی جریان در کف رودخانه و در نتیجه تغییر روند انتقال رسوب و فرسایش می شوند. عملکرد صفحات مستغرق برای کاهش آبشستگی پایه پل و حرکت رسوب از اطراف صفحات به علت ایجاد جریان رو به پایین در جلوی آن ها تحت تاثیر نحوه قرارگیری صفحات می باشد. در این تحقیق به منظور کاهش آبشستگی پایه پل، از صفحات مستغرق استفاده گردید. بدین منظور پایه استوانه ای پل به قطر 6 سانتی متر در کانال مستطیلی آزمایشگاه به طول 8 متر و عرض 80 سانتی متر در شرایط آب زلال با u*/ u*c=0.9، مدل سازی شد. آزمایشات با دو نسبت طول به ارتفاع روی بستر صفحات مستغرق (L/H=3, 2) و همچنین هم تراز بستر (H=0) انجام شد. صفحات مستغرق با آرایش و زوایای مختلف برخورد با جریان مورد آزمایش قرار گرفت.بر اساس نتایج این تحقیق در شرایط کاربرد 6 صفحه مستغرق با حالت های مختلف قرارگیری آن ها، کاهش عمق آبشستگی تا 51% حاصل شد. بیشترین کاهش آبشستگی در این حالت مربوط به قرارگیری هر ردیف صفحه مستغرق با زوایای متفاوت بود. همچنین در شرایط کاربرد 4 صفحه مستغرق، 12% کاهش عمق آبشستگی ایجاد شد. این کاهش در حالت کاربرد 2 صفحه مستغرق 5% نیز رسید. بنابراین کاربرد 6 صفحه مستغرق با زوایای متفاوت در هر ردیف بهترین وضعیت برای کاهش عمق آبشستگی پایه پل در این تحقیق بود.

یکی از مهم ترین مسائلی که در علم مهندسی رودخانه مورد توجه ویژه قرار دارد، ساماندهی رودخانه در محل قوس می باشد. عملیات ساماندهی رودخانه ها جهت جلوگیری از تغییر انحناء قوس، حفاظت از دیواره خارجی در برابر فرسایش و هم چنین کنترل رسوبگذاری در مجاورت دیواره داخلی رودخانه ها انجام می شود. یکی از روش های کاربردی جهت ساماندهی رودخانه ها، تثبیت سواحل و محافظت آن در برابر فرسایش، استفاده از صفحات مستغرق می باشد. صفحات مستغرق سازه های هدایت کننده جریان می باشند که در کف رودخانه با زاویه-ای نسبت به جریان اصلی نصب شده و برای اصلاح الگوی جریان مجاور بستر، طراحی می گردند. در این تحقیق پس از انجام تحلیل ابعادی و تعیین پارامترهای بدون بعد مؤثر، صفحات مستغرق در سه طول و سه زاویه مختلف در کانالی با قوس ملایم سینوسی قرار داده شد و عملکرد آن ها با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش طول و فاصله بین صفحات مستغرق در یک عدد فرود ثابت، حداکثر عمق آبشستگی افزایش می یابد، به طوری که بیش ترین مقدار حداکثر عمق آبشستگی صفحه اول در زاویه 110 درجه و طول 66/2 مشاهده شد. مناسب ترین زاویه برای استقرار صفحات مستغرق، زاویه 140 درجه و مخرب ترین زاویه استقرار، زاویه 110 درجه است.