روش ارایه شده توسط شیونو و نایت (SKM) قادر به تخمین توزیع سرعت متوسط عمقی و تنش برشی در کانال های باز است. SKM نیاز به کالیبره شدن دارد. پارامترهایی که باید کالیبره گردند عبارت اند از فاکتور اصطکاک f، لزجت چرخشی عرضی λ و جریان ثانویه Γ. از بین این پارامترها، λ=0.07 به عنوان مقدار استاندارد لزجت چرخشی در مسایل کاربردی درنظر گرفته می شود. بنابراین، دقت تخمین توزیع سرعت متوسط عـمقی و تنــش برشی با SKM  به نحوه تعیین f وΓ  مرتبط خواهد بود. در این مقاله، الگوهای سلول های جریان ثانویه (Γ) و توزیع فاکتور اصطکاک (f) در یک کانال مستقیم منشوری مثلثی با زبری یکنواخت ارایه شد. در تعیین بهترین ساختار توزیع فاکتور اصطکاک از روش سعی و خطا استفاده گردید تا با استفاده از SKM بهترین نتایج حاصل گردد. نتایج به دست آمده از مقایسه توزیع سرعت متوسط عمقی و تنش برشی تخمین زده شده توسط SKM و اطلاعات آزمایشگاهی نشان می داد که اگر دو پارامتر f و Γ بر اساس الگوهای صحیحی انتخاب شوند، SKM می تواند توزیع سرعت و تنش برشی را به درستی تخمین بزند.

در این پژوهش تغییرات پارامترهای هیدرولیکی از جمله تنش برشی بستر و دیواره، سرعت متوسط عمقی و انرژی جنبشی جریان در دو شرایط جریان کانال اصلی و سیلابدشتی با عمق و عمق نسبی به ترتیب 12/0 متر و 46/0 در یک کانال مرکب پیچان با سینوسیته 3/1 انجام شد. برای اندازه گیری هر سه مؤلفه سرعت (طولی، عرض و عمقی) از دستگاه سرعت سنج ADV استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش عمق جریان از شرایط جریان کانال اصلی به جریان سیلابدشتی میزان تنش برشی، سرعت متوسط عمقی و انرژی جنبشی کاهش یافته است. نتایج نشان داد که حداکثر سرعت متوسط عمقی در جریان سیلابدشتی در مقایسه با جریان کانال اصلی حدود 90 درصد کاهش یافته است. با افزایش عمق جریان و مقاومت اصطکاکی و کاهش سرعت در سیلابدشت میزان انرژی جنبشی جریان کاهش می یابد. نتایج نشان داد که حداکثر انرژی جنبشی در جریان کانال اصلی 75 درصد بیشتر انرژی جنبشی در جریان سیلابدشتی است. مطالعه تغییرات تنش برشی بستر نشان داد که در جریان کانال اصلی حداکثر تنش برشی بستر در قوس خارجی و در مقاطع میانی در مرکز کانال رخ می دهد. در جریان سیلابدشتی حداکثر تنش برشی بستر در سیلابدشت با عرض بیشتر رخ داد. در مورد تغییرات تنش برشی دیواره مشاهده شد که در جریان سیلابدشتی حداکثر تنش برشی دیواره در فصل مشترک کانال اصلی و سیلابدشت به دلیل افزایش تبادل مومنتوم در این ناحیه رخ داده و پس از آن به سمت دیواره کاهش و دوباره افزایش یافته است.

تحقیق حاضر با هدف اندازه گیری مستقیم تنش برشی در کانال های مستطیلی و ذوزنقه ای با بستر صاف هیدرولیکی ارائه گردیده است. در این راستا به منظور اندازه گیری مستقیم تنش برشی کل در محیط مرطوب کانال های روباز شیوه ای نوین ارائه گردید. در این راستا با ساخت فلومی با ادوات ویژه، نیروی کل برشی وارده بر محیط مرطوب با استفاده از سلول های حساس به بار دینامیک اندازه گیری گردید. سیستم اندازه گیری مذکور فلوم لبه چاقویی نامیده شد که بر اساس جذب ممنتم قادر به اندازه گیری نیروی برشی وارده بر جداره فلوم می باشد. جهت تعیین تغییرات تنش برشی موضعی در کانال های با مقطع مستطیلی و ذوزنقه ای از لوله پرستون با قطر خارجی 4 میلی متر مجهز به سلول های حساس به فشار دینامیک استفاده گردید. برای تبدیل اختلاف فشار استاتیک و دینامیک قرائت شده در لوله پرستون به تنش برشی از منحنی واسنجی پتل استفاده شد. برای تفکیک تنش برشی بستر و جداره از روش ترکیبی فلوم لبه چاقویی-لوله پرستون استفاده شد. مزیت این روش در آن است که حساسیت قطر لوله پرستون در معادله های محاسبه تنش برشی به حداقل مقدار ممکن کاهش خواهد یافت. مقایسه نتایج حاصل از اندازه گیری تنش برشی به روش مستقیم و غیر مستقیم حاکی از برتری نتایج روش مستقیم می باشد. در این مقاله منحنی های تنش برشی بستر و جداره در مقاطع مستطیلی و ذوزنقه ای صاف با شیب جداره 1، 1.5 و 2 ارائه شدند.

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.

به منظور محافظت سواحل و جلوگیری از فرسایش سازه از آب شکن استفاده می شود. اهمیت این سازه ها در قوس خارجی رودخانه ها نمود بیشتری پیدا می کند، چرا که در این محدودة رودخانه جریان های ثانویه درگیرشده و به تبع آن ساحل فرسایش پیدا می کند. هدف از تحقیق حاضر بررسی عددی توزیع سرعت متوسط و تنش برشی در شرایط حضور آب شکن در قوس ملایم 90 درجه است. در این تحقیق دو طول آب شکن معادل 15 و 25 درصد عرض کانال آزمایشگاهی، دو فاصله قرارگیری معادل 3 و 7 برابر طول آب شکن، در دو عمق 3 و 9 سانتی متر از بستر در یک فلوم با نسبت4، عرض 7/0 متر و عمق آب 12/0 متر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که حضور آب شکن ها در قوس، موجب تمایل حداکثر سرعت متوسط به سمت قوس داخلی در بخش ورودی قوس به سمت میانه کانال منحرف می شود؛ درنهایت در یک سوم انتهایی قوس به سمت قوس خارجی منتقل می شود. در خصوص توزیع تنش برشی نتایج به دست آمده مشابه الگوی توزیع سرعت متوسط بوده و بررسی ها نشان می دهد؛ هندسه و قرارگیری آب شکن ها تأثیر چندانی در موقعیت حداکثر تنش برشی نداشته است.