بررسی آزمایشگاهی اثر پایه‌های مکعبی مستغرق بر امواج عمود بر جریان در کانال مستطیلی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهوازghomeshi

چکیده

امواج عمود بر جریان در اثر قرار گرفتن موانعی مثل پایه­های پل، اسکله و ... در مسیر جریان به وجود می­آید، بدین‌صورت که پشت موانع گردابه ایجادشده و در اثر منطبق شدن فرکانس این گردابه­ها با یکی از فرکانس­های طبیعی نوسان آب، امواج عمود بر مسیر جریان تشکیل می‌شود. به‌منظور بررسی اثر پایه­ها بر امواج، آزمایش­هایی انجام گرفت. کلیه آزمایش­های در یک فلوم با عرض ۷۲/۰ متر و ارتفاع جداره ۶/۰ متر به طول ۶ متر صورت گرفت. از تعدادی پایه مکعبی چوبی به‌عنوان موانع در مسیر جریان استفاده شد. دبی جریان در همه آزمایش­ها ثابت و برابر با ۲۰ لیتر بر ثانیه و رژیم جریان زیربحرانی بود. در کلیه آرایش­ها با کاهش ارتفاع موانع مستغرق و افزایش نسبت استغراق آن‌ها، دامنه موج نوع یک و نوع دو به‌تدریج کاهش‌یافت تا موج به‌طور کامل محو گردد. به‌طور مثال در آزمایش شماره یک در استغراق ۲۱ درصد هیچ‌گونه موجی مشاهده نشد. همچنین حداکثر دامنه در حالت آزاد بیشتر از مقدار آن در حالت مستغرق مشاهده شد. به‌طور مثال در آزمایش شماره یک دامنه موج نوع یک، ۳/۴ میلی­متر بود که با مستغرق کردن موانع این دامنه کاهش‌یافت تا دیگر هیچ‌گونه موجی دیده نشود. درنهایت رابطه‌ای برای تخمین دامنه امواج عمود بر جریان در حالت مستغرق ارائه گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of the Effect of Submerged Cubic Obstacles on The Transverse Wave In A Rectangular Channel

نویسندگان [English]

  • Bahar Shahmoradi 1
  • Mehdi Ghimeshi 2
  • Sahar Mostafavi 1
چکیده [English]

Vortex is created when flow possed a group of obstacles such as bridges piers, docks and etc. Transverse wave is created by overlapping the vortex that created behind obstacles and due to adapting of the vortexes frequency with natural frequency, of channel dimension. All experiments in this study are done on a flume with 6m in length, 0.72m in wide and 0.6m in height. As obstacles in the flow were, wooden cubic obstacles. The discharge of flow was equal to 20 lit/s and the regime of flow was sub-critical. In all arrangements by reducing the height of submerged obstacles and increasing their submergence ratio, gradually wave amplitude of type 1 and type2 is reduced and the maximum amplitude was also reduce until it completely disappears. For example, in test No. 1 with 21% submergence any wave was not observed. also the maximum amplitude in the non-submerged situation was more than the submerged sitoation.For example, in test No. 1 the maximum amplitude of wave is type 1 was 4.3 mm, This value reduced to zero in the submerged situation. Finally a relationship is proposed to estimate of amplitude of transverse waves for submerged case.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transverse waves Submerged
  • obstacles
  • Vortex
  • Frequency
  • Resonance
  • Amplitude
1-   انتظاری، ع. ر. ۱۳۸۱. مکانیک سیالات. نشر نو پردازان، ۷۳۶ صفحه.

 

2-   پورمحمدی، م. ح. ۱۳۹۳. بررسی آزمایشگاهی امواج عمود بر جریان ناشی از کشش گردابه پشت موانع منشوری شکل در کانال­های روباز. رساله دکتری، سازه­های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

 

3-   جعفری، الف. و م. قمشی.۱۳۸۹. بررسی حالت تشدید و تشکیل امواج با حداکثر دامنه در برخورد جریان به موانع با استفاده از چهار قطر مختلف. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، ۱ (۲): ۱۲-۱.

 

4-   سید ابو ترابی، س. و م. قمشی. ۱۳۹۰. بررسی روند تغییرات دامنه امواج عمود بر جریان ایجادشده توسط موانع مستغرق در مجاری روباز. اولین کنفرانس بین‌المللی و سومین کنفرانس ملی سد و نیروگاه­های برق‌آبی، تهران.

 

5-   عطایی آشتیانی، ب. و ع. الف. بهشتی. ۱۳۸۵. مکانیک امواج آب. انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی امیرکبیر، ۴۰۴ صفحه.

 

6-   مقدسی، الف. ۱۳۹۳. بررسی وقوع امواج عمود بر جریان ناشی از ورتکس در محدوده دو پل پنجم و نادری اهواز بر رودخانه کارون. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، سازه­های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

 

7-   Azizi, R. and M. Ghomeshi. 2010. Relationship between the frequency of transverse waves and characteristics of the flow and obstacles in open channels. Iran-Water Resources Research, 6(2): 14-16.

 

8-   Ghomeshi, M., Mortazavi Dorcheh, S. A. and R. Falconer. 2007. Amplitude of wave formation by vortex shedding in open channels. Journal of Applied Sciences, 7(24): 3927-3934.

 

9-   Lienhard, J. H. 1966. Synopsis of lift, drag and vortex frequency data for rigid circular cylinders. Washington State University, College of Engineering, Research Division Bulletin 300.

 

10- Roshko, A. 1961. Experiments on the flow past a circular cylinder at very high Reynolds number. Journal of Fluid Mechanics. 10(3): 345–356.

 

11- Stone, B. M. 1997. Hydraulics of flow in vegetated channels, M.Sc. Thesis, Department of Civil and environmental. Engineering, Clarkson University, Postdam, New York, USA.

12- Stone, B. M. and H.T. Shen. 1999. Hydraulics of flow in vegetated channel with cylindrical roughness. Professor, Water Resources Engineering, ASCE, Seattle.

 

13- Zima, L. and N. Ackermann. 2002. Wave generation in open channels by vortex shedding from channel obstructions. Journal of Hydraulic Engineering, 128(6): 596–603.