بررسی آزمایشگاهی توزیع سرعت و تنش برشی جریان در قوس 90 درجه همراه و بدون وجود سری آبشکن‏ها

Abstract

آبشکن‏ها از جمله سازه‏های موثر و به صرفه جهت حفاظت سواحل رودخانه‏ها در محل قوس‏ها هستند. تحلیل جریان در قوس محافظت شده توسط سری آبشکن‏ها پیچیده‏ است. دلیل اصلی این مسئله تأثیرات آبشکن‏ها بر الگوی جریان و جریان‏های ثانویه و همچنین تأثیرات متقابل آبشکن‏ها برهم است. در تحقیق حاضر به بررسی آزمایشگاهی تأثیر سری آبشکن‌های غیرمستغرق بر متغیرهایی مانند توزیع سرعت متوسط، جریان‏های ثانویه و تنش برشی پرداخته شده است. آزمایش‏ها در یک فلوم قوسی 90 درجه به عرض 7/0 متر و ارتفاع 8/0 متر انجام گرفت. نسبت قوس برابر 4 و عمق جریان 14/0 متر بود. آبشکن‏ها به شکل غیر مستغرق و با سه طول 15، 20 و 25 درصد عرض کانال به کار گرفته شدند همچنین فاصله آبشکن‏ها 3 برابر طول آن‏ها بود. نتایج مطالعه نشان می‏دهد که وجود سری آبشکن‏ها سبب یکنواختی سرعت بالادست و انتقال ناحیه‏ پرسرعت از مجاورت دیواره‏ خارجی به سمت میانه‏ کانال تا دیواره‏ داخلی می‏شود، همچنین قرارگیری سری آبشکن‏ها در دیواره خارجی قوس سبب کاهش قدرت جریان ثانویه در کانال می‏گردد. تنش برشی بستر در اثر وجود آبشکن‏ها افزایش یافته و افزایش طول آبشکن‏ها باعث بیشتر شدن آن می‏شود اما تأثیر چندانی بر موقعیت مکانی رخداد تنش برشی بیشینه ندارد بطوری که در تمام حالت‏ها، تنش برشی بیشینه در زاویه‏ 70 تا 80 درجه قوس رخ داده است.