مطالعه توزیع تنش برشی بستر پیرامون سازه‌های رودخانه‌ای با استفاده از پرستون سه‌لوله

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه محقق اردبیلی

2 استاد سازه‌های هیدرولیکی، پژوهشکده مهندسی آب، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در تحقیق حاضر ضمن مرور روش‌های موجود، ابزاری کارامد به نام ابزار سه‌لوله با فرکانس اندازه‌گیری 85 هرتز، برای اندازه‌گیری تنش برشی بستر پیرامون سازه‌های رودخانه‌ای طراحی و ساخته شده است. مزیت اصلی این روش نیاز نداشتن به استقرار حسگر در امتداد جریان موضعی است. این ابزار برای اندازه‌گیری توزیع دقیق تنش برشی بستر پیرامون تک آبشکن مستقیم در بستر تخت و صلب استفاده شده و نتایج حاصل از آن با نتایج تحقیقات موجود مقایسه شده است. بیشینه تشدید تنش برشی موضعی بستر در محدودة دماغه، الگوی توزیع در امتداد بخش بیرونی لایة برشی، نحوة توزیع و میزان تشدید تنش عمومی در مجرای اصلی کانال و همچنین محدوده شروع آبشستگی در جریان نزدیک شوندة ناشی از تشدید عمومی تنش برشی، همخوانی بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی موجود و همچنین شبیه‌سازی‌های دقیق عددی دارد.  

کلیدواژه‌ها


صفرزاده، اکبر؛ صالحی نیشابوری، سید علی اکبر؛ زراتی، امیر رضا و قدسیان، مسعود (1389). "مطالعه توزیع تنش برشی جداره در جریان یکنواخت کانال با استفاده از ابزار دقیق و شبیه سازی عددی"، مجله هیدرولیک، دوره 5، شماره 1، ص‌ص. 51-70.

Ahmed, F. and Rajaratnam, N. (2000). "Observations on flow around bridge abutments", Journal of Engineering Mechanics, Vol. 126, No. 1, pp. 51-59.

Beheshti, A. A. and Ataei-Ashtiani, B. (2010). "Experimental study of three-dimensional flow field around a complex bridge pier", Journal of Engineering Mechanics, Vol. 136, No. 2, pp. 143-154.

Dey, S. and Barbhuiya, A. (2005). "Turbulent flow field in a scour hole at a semicircular abutment", Canadian Journal of Civil Engineering, Vol. 32, No. 1, pp. 213-232.

Duan, J. (2009). "Mean flow and turbulence around a laboratory spur dike", Journal of  Hydraulic Engineering, Vol. 135, No. 10, pp. 803-811.

Duan, J.; He, L.; Fu, X. and Wang, Q. (2009). "Mean flow and turbulence around an experimental spur dike", Advance in Water Resources, Vol. 132, No. 12, pp. 1717-1725.

Fernholz, H. H.; Janke, G.; Schober, M.; Wanger, P. M. and Warnack D. (1996). "New developments and applications of skin friction measuring techniques". Measurement Science and Technology, Vol. 7, pp. 1396-1409.

Koken, M. and Constantinescu, G. (2008). "An investigation of the flow and scour mechanisms around isolated spur dikes in a shallow open channel:1. Conditions corresponding to the initiation of the erosion and deposition process", Water Resources Research. Vol. 44, No. 8, pp.
1-19.

Molinas, A., Kheireldin, K. and Baosheng, W. (1998). "Shear stress around vertical wall abutments", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 124, No. 8, pp. 822-830.

Nezu, L. and Rodi, W. (1986). "Open-channel flow measurements with a laser doppler anemometer", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 112, No. 5, pp. 335-355.

Paik, J. and Sotiropoulos, F. (2005). "Coherent structure dynamics upstream of a long rectangular block at the side of a large aspect ratio channel", Physics of Fluids, Vol. 17, No. 11, pp. 332-346.

Preston, J., H. (1954). "The determination of turbulent skin friction by means of Pitot tubes", Journal of the Royal Aeronautical Society, Vol. 58, No. 3, pp. 109-121.

Rajaratnam, N.; Nwachukwu, B. (1983). "Erosion near groyne-like structures", Journal of Hydraulic Research, Vol. 21, No. 4, pp. 277-287.

Rajaratnam, N. and Muralidhar, D. (1968). "Yaw probe used as Preston tube", Technical Note, Aerospace Journal, Royal Aeronautics Society, Vol. 72, pp. 1059-60.

Rajaratnam, N. and Pani, B.S. (1974). "Three-dimensional turbulent wall jets", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 100, No. 1, pp. 69-83.
Rowinski, P. M.; Aberle J. and Mazurczyk, A. (2006). "Shear velocity estimation in hydraulic research", Acta Geophysica Polonica, Vol. 53, No. 4, pp. 567-583.

Safarzadeh, A.; Salehi Neyshabouri, S.A.A.; Zarrati, A., R. and Ghodsian, M. (2010). "Experimental study of head shape effects on shear stress distribution around a single groyne". Proceeding River flow 2010. Braunschweig, Germany.

Song., T. and Chiew, Y. M. (1994). "Vertical velocity distribution in steady non-uniform and unsteady open-channel flow", Journal of Hydrodynamics, Vol. 3, pp. 49-64.

Teruzzi, A.; Ballio, F. and Armenio, V. (2009). "Turbulent stresses at the bottom surface near an abutment: laboratory-scale numerical experiment", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 135, No. 2, pp. 106-117.

Vaghefi, M. and Ghodsian, M. (2008). "Experimental study on scour and flow field in a scour hole around a T-shape spur dike in a 90° bend", International Journal of Sediment Research, Vol. 24, No. 2, pp.145-158.

Yang, S. Q. and Chow, A. T. (2008). "Turbulence structures in non-uniform flows", Advances in Water Resources, Vol. 31, pp. 1344-1351.

Yasi, M. (2006). "Uncertainties in the simulation of bed evolution in recirculating flow area behind groynes", Iranian Journal of Science & Technology, Transaction B, Engineering, Vol. 30, No. B1, pp. 69-83.

Soon-Keat, T. and Guoliang Y. (2006). "Errors in the bed shear stress as estimated from vertical velocity profile", Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol. 132, No. 5, pp. 490-497.