مطالعه پروفیل متوسط دوگانه سرعت طولی در کانال روباز با زبری نسبی متوسط

جریان با زبری نسبی متوسط (نسبت ارتفاع زبری به عمق جریان بزرگتر از 1/80 و کوچکتر از 1/5) در رودخانه‌های کوهستانی دیده می شود. با وجود مطالعات فراوان ، شکل پروفیل سرعت طولی در عمق برای این نوع جریان ناشناخته باقی مانده است. در مطالعه حاضر، سرعت لحظه‌ای جریان در یک کانال مستطیلی روباز با بستر زبر به روش سرعت‌سنجی تصویری ذرات اندازه‌گیری شد. به منظور تحلیل نتایج از روش متوسط‌گیری دوگانه (متوسط‌گیری مقادیر لحظه‌ای سرعت در زمان و در یک صفحه نازک موازی با بستر کانال) بهره برده شد. مشاهده شد که در نزدیکی بستر، بردارهای سرعت به شدت در مکان تغییر می نماید، لذا نمی توان رفتار مشخصی را بدون متوسط‌گیری مکانی برای این سرعت در نظر گرفت. همچنین بررسی‌ها نشان داد که مقادیر متوسط‌دوگانه سرعت نسبت به متوسط‌گیری زمانی-مکانی یا مکانی-زمانی حساس نبوده و می توان بدون توجه به اولویت متوسط‌گیری زمانی و یا مکانی مقادیر متوسط دوگانه را حساب کرد. به منظور بررسی پروفیل سرعت جریان از سه رویکرد پروفیل لگاریتمی، پروفیل خطی و نیز معادله لایه اختلاطی بهره برده شد. بررسی‌ها نشان داد که با وجود تطابق نسبی هر سه دیدگاه، پروفیل لگاریتمی، به جهت بهره‌گیری از یک پشتوانه تئوری مستحکم و تطبیق مناسب با نتایج آزمایشگاهی، مناسب-ترین دیدگاه‌ برای این نوع جریان می‌باشد. البته در این دیدگاه ثابت ون-کارمن و ثابت انتگرال‌گیری معادله لگاریتمی با زبری نسبی تغییر می-نمایند. براین اساس توصیه می‌گردد در مطالعات آتی از این رویکرد جهت تحلیل و مطالعه جریان با زبری نسبی متوسط بهره برده شود.