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

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد هیدرولیک، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس

2 استادیار سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خلیج‌فارس، بوشهر

3 استاد هیدرولیک، پژوهشکده مهندسی آب، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

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.

کلیدواژه‌ها


واقفی م.، قدسیان م. و صالحی نیشابوری ع.ا. (1388 ). ''مطالعه آزمایشگاهی الگوی جریان سه‌بعدی پیرامون آبشکن T شکل مستقر در قوس 90 درجه''، مجلة پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، جلد شانزدهم، شماره دوم، ص‌ص. 87-115. 

واقفی م. و قدسیان م. (1389 ). ''مطالعه آزمایشگاهی الگوی جریان سه‌بعدی  پیرامون آبشکن T شکل مستقر در قوس 90 درجه با بستر متحرک''، نشریه مهندسی عمران و نقشه برداری، دوره 44، شماره 2، ص‌ص. 265- 276.

واقفی م.، قدسیان م. و صالحی نیشابوری ع.ا. (1387). ''مطالعه آزمایشگاهی الگوی آب‌شستگی پیرامون آبشکن T شکل منفرد مستقر در قوس 90 درجه''، مجله علمی و پژوهشی منابع آب ایران، شماره 12، ص‌ص. 57-69.

Barbhuiya A. K. and Dey S. (2004). ''Measurement of turbulent flow field at a vertical semicircular cylinder attached to the sidewall of a rectangular channel'', Flow Meas. Instrum., 15, pp. 87-96.

Dey S. and Barbhuiya A.K. (2005). ''Turbulent flow field in a scour hole at a semicircular abutment'',. Canadian Journal of Civil Engineering, 32: 1. pp. 213-232.

Duan, Jennifer G., Li. He. X Fu., and Wang Q. (2009). ''Mean flow and turbulence around experimental spur dike'', Advances in Water Resources, 32(12), pp. 1717-1725.

Fazli M. and Ghodsian M. and Salehi S.A.A. (2007). "Experimental investigation on scour around spur dikes located at different position in a 90° bend'', 32 nd Congress of IAHR, Venice, Italy.

Fazli M. and Ghodsian M. and Salehi S.A.A. (2008). ''Scour and flow field around a spur dike in a 90° bend'', International Journal of Sediment Research, Vol. 23, No. 1, pp. 56-68.

Forghani M. J., Fazli M. and Ghodsian M. (2007). ''Experimental study on flow field and scouring around a spur dike in ninety degree bend'', 32 nd Congress of IAHR, Venice, Italy.

Garcia C. M., Cantero N. and H. Garcia (2005). ''Turbulence measurements with acoustic doppler velocimeters'', Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 28, No. 6, pp. 187-193.

Ghodsian, M. and Mousavi S. K. (2004), ''Scour around a spur dike at a 90° bend.'' 20th Intl. Conf. on Scour & Erosion, 14-17 Nov. 2004, Singapore.

Ghodsian M. and Vaghefi M. (2009). ''Experimental study on scour and flow field in a scour hole around a T shaped spur dike in a 90° bend'', International Journal of Sediment Research. Vol. 24, No. 2, pp. 145-158.

 

Giri S., Shimizu Y. and Surajata B. (2004). ''Laboratory measurement and numerical simulation of flow and turbulence in a meandering-like flume with spurs'', Flow Measurement and Instrumentation, Vol. 15, pp. 301–309. 

Nagy H. M. (2005). ''Hydraulic evaluation of emerged and submerged spur-dikes: temporal bed evolution and equilibrium state characteristics'', Alexandria Engineering Journal, Vol. 44 , No. 2, pp. 279-290.

Kuhnle R. A., Alonso C. V. and Jia Y. J. (2008). ''Measured and simulated flow near spur dikes'', Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 128, No. 12, pp.1087-1093.

Naeini S. A., Vaghefi  M. and Godsian M. (2010). ''Secondary currents in a bend channel with t-shape spur dike'',. 5th National Congress on Civil Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.

Naji Abhari M., Ghodsian M., Vaghefi M. and Panahpur N. (2010). ''Experimental and numerrical simulation of flow in a 900 bend'' Flow Measurement and Instrumentation 21, pp. 292-298.

Niell C. R. (1973). Guide to bridge hydraulics, University of Toronto Press, Toronto, Canada.

Nikora, V. I., and Goring, D. G. (2002). ''Despiking Acoustic Doppler Velocimeter Data.'' J. Hydraul. Eng., 124(6), pp. 630-634.

Rajaratnam N. and Nwachukwu B. A. )1983(. ''Flow near groin-like structures'', J. Hydraul. Eng., 109)3(, pp. 463-480.

Vaghefi M. Ghodsian M. and Salehi Neyshaboori, (2009). ''Experimental study on the effect of a T shaped spur dike length on scour  in a 90° channel bend'', The Arabian Journal for Science and Engineering, Vol. 34, No. 2B. pp. 337-348.

Wahl T. (2000). ''Analyzing ADV data using WinADV'', Joint Conference on Water Resources Engineering and Water Resources Planning and Management ASCE, Minneapolis.

Wahl T. (2003). ''Discussion of despiking acoustic doppler velocimeter data", Journal of Hydraulic Engineering ASCE, Vol. 129, pp. 484-487.

Yaeger M., Duan and Jennifer G., (2010). ''Mean flow and turbulence around two series of experimental dikes'', World Environmental and water resources congress ASCE, Rhode Island.