تبررسی آزمایشگاهی تاثیر زبری جداره کانال بر روی الگوی جریان در قوس 90 درجه تند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

تحقیق حاضر به منظور بررسی تاثیر زبری جدارهی کانال بر روی الگوی جریان در قوس 90 درجه تند با نسبت شعاع انحنا خط مرکزی به عرض 2 و مقطع عرضی مستطیلی انجام شد. آزمایش­ها در دو شرایط مختلف جریان با اعداد فرود 17/0 و 4/0 و دو اندازه زبری5/0 و 5 میلی­متر انجام گرفت. در هر آزمایش و در طول قوس مولفه‌های سه بعدی سرعت جریان در 576 نقطه اندازه گیری شد. ترسیم بردارهای سرعت و الگوی جریان با استفاده از نرم‌افزارهای  SURFERو TECPLOT انجام گرفت. نتایج نشان داد که ناحیه حداکثر سرعت در ابتدا سمت جداره داخلی بوده و سپس به تدریج به سمت جداره خارجی جابجا شده به طوری که در انتهای پیچ کاملا در نزدیکی جداره خارجی می­باشد. همچنین با مقایسه الگوی جریان در دو زبری نتایج نشان داد که با افزایش زبری قدرت جریان­های ثانویه کاهش و به تعداد سلول های چرخشی با قدرت کمتر افزوده می­شود. در حالت کلی می­توان گفت در قوس تند تا مقطع 70 درجه، ناحیه با تنش برشی زیاد نزدیک جداره داخلی بوده و از 70 درجه به پایین دست به طرف جداره بیرونی قوس کشیده می­شود. همچنین افزایش زبری جداره باعث افزایش تنش برشی حداکثر و کاهش تنش برشی حداقل شده است. محل تشکیل بیشترین و کمترین مقدارتنش برشی در دو زبری5/0و 5 میلی­متر به ترتیب 20 درجه و90 درجه قوس بود که در زبری 5/0 میلی­متر به ترتیب برابر47/1 و 54/0 نیوتن بر متر مربع و در زبری 5 میلی­متر به ترتیب برابر2/2 و 46/0 نیوتن بر متر مربع بوده است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Effect of Bank Roughness on Flow Patterns in a 90 Degree Sharp Bend

نویسندگان [English]

  • Yosef Ghadoo 1
  • Mahmood Shafai-Bejestan 2
  • Manoochehr Fathi-Mogadam 2
  • Aziz Soozepoor 1
1 M.Sc. Student, Faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University, Ahwaz, Iran.
2 Professor, Faculty of water Sciences Engineering, Shahid Chamran University, Ahwaz, Iran.
چکیده [English]

The present study has been conducted in a 90 degrees sharp bend to investigate the effect of bank roughness on flow patterns. Tests conducted under two different flow conditions, with Froude numbers equal to 0.17 and 0.4 and two different roughness sizes of 0.5 and 5.0 mm. In each test three components of flow velocity at 576 point were measured. Plot of flow velocity vectors and stream lines were done by SURFER and TECPLOT softwares. The results show that the region of maximum flow at the beginning of bend occurs at the inner bank then gradually shifted toward the outer bank at the end of bend. Comparison of flow patterns in two different roughnesses shows that by increasing the roughness height, the strength of secondary flow decreases while the number of smaller rotational cells is increased. In general it may be said that in a sharp bend up to cross section of 70, the region of high shear stress is very closed to the inner bank and from that place to the downstream, it shifted to the outer bank. The increases of bank roughness causes that the maximum shear stress is decreases. The location of maximum and minimum shear stress at two roughness of 0.5 and 5.0 mm are at 20 and 90 respectively, their values have been calculated to be 1.47 and 0.54 N/m2 for 0.5 mm roughness and 2.2 and 0.46 N/m2 for 5.0 mm roughness, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sharp bend
  • bank roughness
  • rotational cell
  • Shear Stress