مقایسه آزمایشگاهی تغییرات تراز آب، تنش برشی رینولدزی و سرعت جریان برداشت شده با استفاده از ADV و PIV پیرامون پایه‌های پل کامل و تخریبی در هنگام تشکیل موج مثبت در کانال‌های شیبدار و افقی

Abstract

مقدمه: وجود امواج مثبت می‌تواند باعث تخریب کناره‌ها، آبشستگی در کف و آسیب به سازه‌های موجود در مسیر مانند پایه پل‌ها گردد. از سویی دیگر، بقایای به جا مانده از تخریب پایه پل‌ها و نخاله‌ها در مسیر جریان موثر بر تغییرات سرعت‌ و نوسانات سطح جریان ناشی از این امواج بوده که نیاز به مطالعه دقیق دارد.روش­: در این پژوهش، به بررسی آزمایشگاهی تاثیر وجود پایه‌های پل به صورت کامل و تخریبی در تغییرات الگوی جریان به هنگام ایجاد موج مثبت در کانال‌های شیبدار و افقی پرداخته شده است. بدین منظور برای برداشت داده‌های سه بعدی سرعت جریان از دستگاه سرعت‌سنج ADV استفاده شده است. ضمنا دستگاه سرعت‌سنج PIV نیز در مقایسه با نتایج داده‌های ADV مورد استفاده واقع شده است. برای اندازه‌گیری عمق جریان نیز عمق‌سنجی با چهار probe مجزا در کانال افقی و شیبدار به کار رفته است.یافته­ها: نتایج حاصل، بیانگر تشکیل موج نوسانی در کانال افقی و موج نوسانی و شکننده در کانال شیبدار می‌باشد. در کانال شیبدار، بیشینه افزایش سرعت مربوط به استقرار دو پایه بوده که 34.93 درصد نسبت به همین حالت در کانال افقی افزایش داشته است. ضمن اینکه تغییرات تراز متوسط آب در اثر شیبدار شدن کانال در حالت‌های بدون المان، المان تخریبی، کامل و ترکیبی به ترتیب برابر با: 31.66، 32.70، 29.88 و 27.40 درصد می‌باشد. علاوه بر این، مقادیر تنش برشی رینولدزی نیز در کانال شیبدار، 7.6، 3.57، 1.38 و 1.68 برابر کانال افقی محاسبه شده است.نتیجه­گیری: موج مثبت ایجاد شده در کانال افقی در کل طول کانال از نوع موج نوسانی بوده اما در حالتی که کانال شیبدار می‌باشد، این موج نوسانی در فاصله 1.5 متری تا رسیدن به ابتدای کانال، به صورت موج شکننده تغییر وضعیت می‌دهد. به همین دلیل تمهیدات لازم برای پیشگیری از خرابی‌های احتمالی در کانال‌های شیبدار توسط مهندسین هیدرولیک باید در نظر گرفته شود تا آسیب‌های احتمالی در این کانال‌ها به حداقل کاهش یابند.

Keywords

• موج مثبت
• پایه پل
• مدل آزمایشگاهی
• particle image velocimetry
• acoustic doppler velocimetry