شدت آشفتگی و تنش برشی جداره در کانال مرکب پیچان تحت اثر تغییر ضریب خمیدگی

نوع مقاله: مقاله عمران

نویسندگان

1 دانشیار مهندسی عمران- هیدرولیک و مکانیک مهندسی رودخانه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه.

2 دانشجوی دکتری مهندسی عمران-آب و سازه های هیدرولیکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه

3 استادیار، گروه مهندسی آب، دانشگاه زنجان

10.22075/jme.2019.18692.1776

چکیده

کانال های مرکب مقاطع هیدرولیکی می باشند که از دو بخش کانال اصلی و سیلاب دشت تشکیل یافته اند. در رودخانه های پیچان، با گذشت زمان و حرکت جانبی پیچ ها، میزان پیشروی قوس بیرونی افزایش یافته و مقدار سینوسیتی یا خمیدگی در پلان گسترش می-یابد. در این رودخانه ها، انحنای بخش های پیچان با پارامتر بی بعدی به نام عدد سینوسیتی تعریف می شود که عبارت از نسبت طول پیچان کانال اصلی به طول دشت سیلابی می باشد. با افزایش عدد سینوسیتی، شیب، سرعت جریان و ظرفیت انتقال دبی رودخانه کاهش می یابد. در نتیجه، خطر سیلابی شدن به طور قابل توجهی افزایش یافته و در هنگام بروز سیلاب، سطح آب از مقطع اصلی رودخانه فراتر رفته و وارد دشت های سیلابی آن می شود. آگاهی از توزیع تنش برشی جداره و شدت آشفتگی جریان در عرض رودخانه برای پیش بینی تغییرات هندسی مقطع و مورفولوژی بستر ضرروی است. در این تحقیق با استفاده از نرم افزارFlow3D که یک نرم افزار قوی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی می باشد، به بررسی توزیع سرعت در نزدیک بستر، تنش برشی جداره، شدت و انرژی آشفتگی درکانال اصلی پیچان رود تحت تاثیر اعداد سینوسیتی مختلف پرداخته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی نشان می دهد که با افزایش عدد سینوسیتی کانال از 1 به 1/641، سرعت در نزدیکی بستر و تنش برشی کاهش یافته و شدت و انرژی آشفتگی افزایش می یابد، به طوری که حداکثر مقدار پارامترهای فوق در تمامی کانال مرکب پیچان در قوس داخلی رخ می دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Turbulence Intensity and Boundary Shear Stress in Meandering Compound Channel under the Influence of Sinusoidal Changes

نویسندگان [English]

  • Mirali Mohammadi 1
  • mohammad naghavi 2
  • Ghorban Mahtabi 3
1 Associate Professor in Civil Eng. Hydraulics & River Eng. Mechanics, Department of Civil Engineering, Faculty of Eng., Urmia University.
2 Ph.D. Candidate in Civil Eng. Water & Hydraulic Structures, Department of Civil Engineering, Faculty of Eng., Urmia University.
3 Assistant Professor in Water Engineering, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Zanjan.
چکیده [English]

Compound channels are consisting of two hydraulic sections namely main channel and floodplain. In meandering rivers, with the passage of time and lateral movement of the meanders, the external bending progression and the sinusoidal or curvature is increased. The curvature of meandering sections can be defined by a dimensionless parameter as the sinusoidal number which is the ratio of meandering length of main channel to the floodplain length. In this research work, the hydraulic characteristics of flow including the velocity magnitude, boundary shear stress, turbulence intensity and turbulence energy of the main channel along the meandering compound channel have been investigated numerically, regarding changes in the sinusoidal ratio for six types of channels with different sinusoidal ratios. In order to investigate the effect of sinusoidal ratio in meandering compound channels on the hydraulic characteristics of the flow, the FLOW3D software is applied. Numerical simulation results show that by increasing the channel sinusoidal number from 1 to 1.641, the velocity and bed shear stress decrease and the turbulence intensity and energy increases. So that the maximum value of the above parameters occurs in the inner arc.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Compound Channel
  • Meandering
  • Sinusoidal No
  • Boundary Shear Stress
  • Turbulence intensity
  • Flow3D