عنوان
بررسي مشخصات جريان بر روي بستر محدب شني با تكيه بر تئوري لايه مرزي
نويسنده اصلي
محمد قاسمي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
چكيده
برنامه ريزي و طراحي در مهندسي رودخانه به تغييرات شكل بستر و تعامل آن با جريان وابسته است، بنابراين لازم است برهم كنش شكل بستر، جريان با جزييات بيشتري مورد بررسي قرار داده شوند.
اهداف اين تحقيق به بررسي كاربرد قانون برخاستگي كولز در ناحيه ي خارجي لايه ي مرزي و مقايسه ي آن با روش قانون سهمي بر روي بستر محدب شني، شناخت رابطه بين پارامتر كولز و گراديان فشار بي بعد β، تعيين ثابت ون كارمن در شكل بستر محدب شني ، بررسي تعادل لايه ي مرزي روي بستر محدب شني و كاربرد روش ميانگين گيري دوگانه مي باشد. همچنين آناليز طيفي براي شناخت اعتبار يا عدم اعتبار قوانين شناخته شده كولموگراف در ناحيه هاي داخلي و خارجي لايه ي مرزي براي بستر محدب شني در اين پايان نامه بررسي مي¬شوند.
براي انجام اين تحقيق از داده¬هاي بدست آمده در دانشگاه صنعتي اصفهان استفاده شد. اندازه گيري سه¬بعدي سرعت جريان آب توسط دستگاه سرعت سنج صوتي ADV صورت پذيرفت. به منظور شبيه سازي بستر رود خانه از دانه بندي ۱۰ ميلي متري استفاده شد. در اين تحقيق از داده هاي آزمايش زاويه شيب ورودي و خروجي شكل بستر 5 درجه استفاده گرديد.
نتايج نشان داد كه بخش خارجي لايه مرزي بخوبي مي تواند توسط قانون كولز و همينطور يك قانون سهمي پارامتريزه شود. در حالي كه بخش داخلي لايه مرزي از اين قانون¬ها پيروي نمي كند.
رابطه¬ي قوي بين پارامتر گراديان فشار و پارامتر كولز مشاهده نشد، اما در بخش تند شونده، رابطه¬¬ي مناسب با ضريب همبستگي بالا بدست آمد. ثابت ون كارمن بر اساس محاسبه¬ي سرعت برشي به روش لايه مرزي، به ثابت جهاني0.4 نزديك بوده وتغييرات كمي در امتداد بستر نشان مي¬دهد.
براي بررسي اعتبار قانون كلموگراف بر داده هانتايج براي هر دو ناحيه¬ي داخلي و خارجي نشان داد انرژي نواحي با فركانس كم براي جريان¬هاي كند¬شونده، در ناحيه¬ي بالادست شكل بستر نسبت به پايين¬دست آن كمتر است. براي جريان تندشونده روندي كاملا بر خلاف كندشونده مشاهده مي¬شود نمودارها نشان داد براي پروفيل هاي ناحيه¬ي تند¬شونده وشبه¬يكنواخت به وضوح مشخص است كه زيرلايه لختي داراي شيب -5/3 بوده و به بيان ديگر مي باشد و قانون كلموگراف براي هر سه بعد برقرار است. لايه مرزي متعادل در هيچ يك از آزمايش ها برقرار نيست، زيرا نيمرخ¬هاي زماني تنش رينولدز بر خلاف نيمرخ هاي سرعت و توزيع جذر ميانگين مربع نوسانات سرعت هم¬شكل نمي باشند. قانون لگاريتمي در ناحيه داخلي نيمرخ ميانگين¬گيري دوگانه سرعت جريان برقرار بوده و قانون سهمي مي¬تواند بر داده¬هاي سرعت ناحيه¬ي خارجي نيمرخ ميانگين دوگانه¬ي سرعت به خوبي برازش نمايد.
واژه هاي كليدي : شكل بستر محدب، قانون برخاستگي كولز، قانون سهمي، گراديان فشار، شدت آشفتگي. ثابت ون¬كارمن، قانون كلموگراف، جريان متعادل
شماره ركورد
191034
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مهندسي آب و سازه هاي هيدروليكي
استاد راهنما
دكتر حسين افضلي مهر