بررسی آزمایشگاهی اثر زبری جداره ی نهر مستطیلی بر فراسنج های هیدرولیکی جریان در قوس ۹۰ درجه با نسبت شعاع به عرض۲

مطالعه ی حاضر به منظور بررسی اثر زبری جداره ی نهر مستطیلی بر فراسنجهای هیدرولیکی جریان در قوس ۹۰ درجه تند با نسبت شعاع انحنای خط مرکزی به عرض ۲ انجام شد. آزمایشها به ازای سه زبری جداره ی ۵/۰، ۲ و۵ میلی متر در عدد فرود ثابت ۱۷/۰ انجام گرفت. در هر آزمایش، و در طول قوس، مولفه های سه بعدی سرعت جریان با استفاده از سرعت سنج JFE ALEC در ۴۸۰ نقطه اندازه گیری شد. ترسیم بردارهای سرعت و الگوی جریان با استفاده از نرم افزارهای Surfer و Ttecplot انجام گرفت. نتایج نشان دادند که در لایه ی نزدیک سطح آب، خطوط جریان به سمت جداره ی بیرونی، و در لایه ی نزدیک کف، خطوط جریان به سوی جداره ی داخلی کشیده شده اند، که با افزایش زبری جداره، انحراف خطوط جریان افزایش یافته است. ناحیه ی پر سرعت در محدوده ی ۳۰ تا ۶۰ درجه بیشتر به سمت جداره ی داخلی، و در امتداد عمق توزیع شده است، که از موقعیت ۶۰ درجه به بعد به سمت جداره ی خارجی کشیده می شود. هسته ی اصلی جریان ثانویه نزدیک جداره ی داخلی دیده شد که به ازای هر سه زبری جداره در ناحیه ی ۶۰ درجه ی قوس شکل گرفت. افزایش زبری باعث به تاخیر افتادن استهلاک هسته ی جریان ثانویه در انتهای قوس گردیده است. افزایش زبری جداره باعث افزایش تنش برشی بستر در نواحی پر تنش شده است. همچنین، محدوده ی ۷۰ تا ۸۰ درجه ی قوس به عنوان ناحیه ی با بیشترین قدرت جریان ثانویه تعیین گردید. در یک مقطع عرضی، با افزایش زبری جداره ی نهر، قدرت جریان ثانویه کاهش یافته است.

کلیدواژه ها:

قوس تند ، زبری بدنه ، سلول چرخش ، تنش برشی