بررسی خصوصیات نوسانات سطحی جریان عبوری از موانع با استفاده از اعداد بی‌بعد روشکو و اورسل

در اثر برخورد جریان با موانع موجود در مسیر خود، پدیده گردابه ایجاد می‌شود. در صورت برابری بسامد گردابه‌های ایجادشده با بسامد نوسانات طبیعی، پدیده‌ی تشدید رخ‌داده و نوسانات سطحی عمود بر جریان با بیشترین دامنه موج به وجود می‌آید. در این تحقیق به‌منظور بررسی خصوصیات موج عرضی حاصل از گردابه منتشرشده از موانع، 135 مانع استوانه‌ای به قطر ۲۰ میلی‌متر در 5 حالت مختلف در فلوم آزمایشگاهی چیده شدند. در مجموع 900 آزمایش انجام‌شد که متغیرهای آن دبی جریان، عمق متوسط جریان، شیب کانال و فواصل طولی و عرضی موانع بود. در هر آزمایش پس از تشکیل نوسانات عرضی، خصوصیات مربوط به آنها شامل دامنه و بسامد موج ضبط گردید. سپس متغیرهای مؤثر بر خصوصیات امواج عرضی و تأثیرات آن‌ها بر اعداد بی‌بعد دخیل بررسی شد. نتایج حاکی از آن بود با افزایش دبی جریان، حداکثر دامنه موج در اثر تشدید در عمق متوسط جریان بزرگتری رخ می‌دهد و مقدار آن نیز افزایش می‌یابد. همچنین در اکثر حالت‌ها با تغییر فاصله طولی بین موانع، روند تغییرات روشکو نسبت به افزایش اورسل در ابتدا صعودی و پس از رسیدن به یک محدوده‌ی خاص از عدد اورسل حالت معکوس به خود می‌گرفت؛ ضمن آنکه هرچه دبی جریان بیشتر می‌شد، سرعت تغییرات اورسل نسبت به روشکو کاهش می‌یافت. در نهایت با استفاده از آنالیز ابعادی و نرم‌افزار آماری، رابطه‌ای بین اعداد بی‌بُعد روشکو با اورسل و فرود جریان برای هر یک از مدهای I و II پیشنهاد شد و صحت روابط با مجذور ضریب همبستگی بیش از 92/0 مورد تایید قرار گرفت.