نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

2 دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

3 دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهوار

10.22055/jise.2018.25703.1763

چکیده

اندازه گیری جریان در آبراهه‌های روباز همواره یکی از مهم ترین موضوعات مد نظر متخصصین علم هیدرولیک بوده است. به منظور اندازه‌‌گیری دبی در آبراهه‌‌ها به روش سرعت-مساحت اندازه گیری سرعت متوسط جریان ضرورت دارد. اما بکارگیری روشهای تماسی همیشه میسر نیست و در مواقع سیلاب و همچنین برای جریان های کم عمق استفاده از این روشها امکانپذیر نمی باشد. رویکردی که اخیراً به عنوان یک گزینه غیر تماسی برای اندازه گیری جریان در مجاری روباز مورد توجه قرار گرفته است استفاده از روشهای سرعت سنجی مبتنی بر تصویر برداری از سطح جریان می باشد. از جمله این روشها گونه ای از روش PIV موسوم به LSPIV است که بدلیل حذف استفاده از لیزر طرفداران زیادی پیدا کرده است. در این مطالعه جهت اندازه گیری میدان دو بعدی سرعت بر روی سطح جریان فوق بحرانی پر شیب و توربولنت از LSPIV بهره گیری شد. از داده های سرعت حاصله برای محاسبه شاخص سرعت (VI) که برای تبدیل سرعت سطحی به سرعت متوسط مقطع و اندازه گیری دبی جریان بکار می رود استفاده گردید و تأثیر تغییرات استغراق نسبی در سه شیب مختلف روی این شاخص بررسی شد. همچنین میدان سرعت سطحی متوسط زمانی برای استغراق‌‌های مختلف بصورت کمی مقایسه شد. مقادیر شاخص سرعت بدست آمده در این تحقیق در محدوده 612/0 تا 784/0 با مقدار متوسط 701/0 هستند که این مقدار متوسط با مقدار متداول 85/0 حدود 17 درصد اختلاف دارد. در پایان نیز روابطی برای برآورد مقدار شاخص سرعت و متعاقباً دبی جریان با استفاده از استغراق نسبی پیشنهاد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Flow Measurement in Steep Channels Using Large Scale Particle Image Velocimetry( LSPIV)

نویسندگان [English]

  • Farhad Akbarpour 1
  • Manoochehr Fathi-Moghadam 2
  • Ahmad Fathi 3

1 Water Sciences Engineering Faculty, Shahid Chamran University of Ahvaz

2 Water Sciences Engineering Faculty, Shahid Chamran University of Ahvaz

3 Water Sciences Engineering Faculty, Shahid Chamran University of Ahvaz

چکیده [English]

Measuring flow discharge in open channels has always been one of the most important concerns of hydraulic experts. To measure discharge in streams using velocity-area method it is necessary to quantify average velocity of the flow. It is not feasible to measure velocity by contact approaches like current meters under certain conditions such as in flood periods or for very shallow flows. Flow surface Image velocimetry methods as non-contact solutions have recently been widely utilized to measure discharge in open channels. One of these methods is a variety of PIV method named LSPIV which has been very popular due to the elimination of laser application. In this study, LSPIV was used to measure 2D velocity field over the surface of a steep supercritical flow with a high degree of turbulence (Re numbers from 11000 to 152000). The obtained velocity data were used to calculate velocity index, (VI) which is multiplied by surface velocity to convert it to average velocity and subsequently flow discharge and the impact of variations in relative submergence for three different slopes on VI were examined. Moreover, flow surface time-averaged velocity patterns were qualitatively compared for different submergences. Eventually, a few equations were proposed to calculate the velocity index and subsequently flow discharge according to the relative submergence. The proposed method could be used to calculate the flow discharge in both flume and field conditions by measurement of surface velocity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • LSPIV
  • Steep Channels
  • Velocity Index (VI)
  • Flow Measurement
  • Supercritical Flow