تحلیل تنش برشی در کانال‌های روباز با مقطع مستطیلی به روش تعادل نیرو

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی جندی شاپور، دزفول

2 استاد دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز

چکیده

تنش برشی یکی از مهمترین عوامل هیدرولیکی در مجاری روباز است. برای اندازه‌گیری تنش برشی از روش‌های مستقیم و غیرمستقیم استفاده می‌شود. مطالعه حاضر با هدف اندازه‌گیری مستقیم تنش برشی در کانال‌های مستطیلی صاف ارائه شده است. در‌این راستا به منظور اندازه‌گیری مستقیم تنش برشی کل در محیط مرطوب کانال‌های مستطیلی، شیوه‌ای نوین ارائه شد. در ‌این راستا با ساخت فلومی با تجهیزات دقیق، نیروی کل برشی وارد بر محیط مرطوب با استفاده از سلول‌های حساس به بار دینامیکی اندازه‌گیری گردید. این سیستم اندازه‌گیری، فلوم لبه چاقویی نامیده شد. برای تفکیک تنش برشی موضعی در کف و جداره مجرا، از لوله پرستون با قطر خارجی 4 میلی‌متر مجهز به مبدل فشار تفاضلی استفاده شده است. برای تبدیل اختلاف فشار استاتیکی و دینامیکی قرائت شده در لوله پرستون به تنش برشی، از منحنی واسنجی پتل استفاده شده است. مقایسه نتایج حاصل از اندازه‌گیری تنش برشی به روش مستقیم و غیرمستقیم به ترتیب دارای حداکثر 4 درصد و 8 درصد خطا نسبت به نتایج حاصل از معادله تئوریک می‌باشد. 

کلیدواژه‌ها


صفرزاده گندشمین، ا.، صالحی نیشابوری، ع.ا.، زراتی، ر.، قدسیان، م.، (1389). مطالعه توزیع تنش برشی جداره در جریان یکنواخت کانال با استفاده از ابزار دقیق و شبیه‌سازی عددی. مجله هیدرولیک، دوره 5، شماره 1، ص.ص. 51-70.

صفرزاده گندشمین، ا.، صالحی نیشابوری، ع.ا.، (1391). مطالعه توزیع تنش برشی بستر پیرامون سازه‌های رودخانه‌ای با استفاده از پرستون سه لوله. مجله هیدرولیک، دوره 7، شماره 2، ص.ص. 47-62.

Cruff, R. W. (1965). "Cross-channel transfer of linear momentum in smooth rectangular channels". Water-Supply Paper, 1592-B, U.S. Geological Survey, Center, Miss., B1–B26.

Ghosh, S. N., and Roy, N. (1970). "Boundary shear distribution in open channel flow". J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng., 96(4), pp. 967–994.

Guo, J. and Julien, P.Y. (2005). "Shear Stress in smooth rectangular open-channel flows". J. Hydraul. Eng., 125(3), pp. 30–37

Kartha, V. C., and Leutheusser, H. J. (1970). "Distribution of tractive force in open-channels". J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng., 96(7), pp. 1469-1483

Khodashenas S.R., Abderrezzak, K.K. and Paquier, A. (2008). "Boundary shear stress in open channel flow : A comparison among six methods". Journal of Hydraulic Reserch, 146(5), pp. 598-609

Knight, D. W., and Macdonald, J. A., (1979). "Hydraulic resistance of artificial strip roughness". Journal of the Hydraulics Division, ASCE, Vol. 105, No. HY6, pp. 675-690.

 

Knight, D. W., and Macdonald, J. A., (1979). "Open channel flow with varying bed roughness". Journal of the Hydraulics Division, ASCE, Vol. 105, No. HY9, pp. 1167-1183.

Knight, D. W. (1981). "Boundary shear in smooth and rough channels". J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng., 107(7), pp. 839–851.

Knight, D. W., Demetriou, J. D., and Hamed, M.E. (1984). "Boundary shear in smooth rectangular channels". J. Hydraul. Eng., 110(4), pp. 405-422.

Lashkar-Ara, B., Fathi-Moghadam, M., Shafai-Bajestan, M. and Jael, A. (2010). "Boundary shear stress in smooth channels", International Journal of Food, Agriculture & Environment. Vol (8), Issue1, pp. 132-136.

Leighly, J. B. (1932). "Toward a theory of the morphologic significance of turbulence in the flow of water in streams". Univ. of Calif. Publ. Geography, 6(1), pp. 1–22.

Manning, R. (1891). "On the flow of water in open channels and pipes". Trans. Inst. Civil Eng., Ireland, 20, pp. 161–207.

Myers, W. R. C. (1978). "Momentum transfer in a compound channel". J. Hydraul. Res., 16(2), pp. 139–150.

Noutsopoulos, G. C., and Hadjipanos, P. A. (1982). "Discussion of Boundary shear in smooth and rough channels by D. W. Knight". J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng., 108(6), pp. 809–812.

Patel, V.C. (1965). "Calibration of the Preston tube and limitations on its use in pressure gradients". J. Fluid Mech. 23, pp. 185-208.

Preston, J.H. (1954). "The determination of turbulent skin friction by means of pitot tubes". Journal of the Royal Aeronautical Society 58, pp. 109-121.

Seckin, G., Seckin, N. and Yurtal, R. (2006). "Boundary shear stress analysis in smooth rectangular channels". Canadian Journal of Civil Engineering. 33, pp. 336-342.