مطالعة آزمایشگاهی الگوی جریان سه‌بعدی در اطراف آبشکن T شکل مستغرق، عمودی و مستقر در قوس 90 درجه با بستر تعادل یافته

Abstract

در این مقاله به مطالعة آزمایشگاهی الگوی جریان در اطراف آبشکن T شکل مستغرق، عمودی و مستقر در زاویه 45 درجه از قوس 90 درجه پرداخته شده است. آزمایش‌ها در قوس ملایمی با نسبت شعاع به عرض کانال برابر 4 انجام شده است. در اندازه‌گیری سرعت‌های سه‌بعدی و توپوگرافی بستر به‌ترتیب از دستگاهVectrino⁺ و Point gage استفاده شد. به این منظور، نخست آزمایش آب‌شستگی انجام و توپوگرافی بستر در کل قوس ثبت و پس از تثبیت بستر، سرعت‌های سه‌بعدی اندازه‌گیری شدند. میدان جریان در مقاطع عرضی و پلان‌های افقی مختلف ترسیم و الگوی جریان در طول قوس مطالعه شد. نتایج بیانگر وجود جریان ثانویه اصلی ساعتگرد و یک جریان ثانویه دوم با جهتی مخالف جریان ثانویه اصلی و در نزدیکی ساحل خارجی و در سطح آب در مقاطع ابتدایی (در مقطع 25 درجه به‌طور کامل) و انتهایی قوس(پس از پایان تأثیر آبشکن بر الگوی جریان) است. حضور آبشکن و تغییر توپوگرافی بستر باعث برهم زدن این الگوی جریان ثانویه در مقاطع اطراف آبشکن می‌شود. آزمایش‌ها بیانگر وجود یک صفحة جدایی در بالادست آبشکن و در تراز 3/0 ارتفاع جریان است. در محل این صفحه جدایی دو گردابة پادساعتگرد یکی به سمت سطح آب و دیگری به سمت بستر، مشاهده می‌شود که این گردابه با ایجاد نوسان فشار در لبه بال بالادست آبشکن عامل اصلی آب‌شستگی است. همچنین یک گردابه پادساعتگرد به طول 5/2 برابر طول آبشکن در پایین‌دست آبشکن دیده می‌شود. تحلیل نتایج آب‌شستگی و الگوی جریان در مقاطع عرضی، طولی و پلان‌های مختلف در این مقاله انجام شده است.