تعیین تنش برشی در کانالهای مستطیلی با استفاده از روش های ممنتم و انرژی

تحقیق حاضر بمنظور بررسی آزمایشگاهی و تعیین میزان سهم هر یک از تنش های برشی کف و جداره و همچنین تعیین ضریب مقاومت هیدرولیکی جریان در یک مجرای مستطیلی با استفاده از روش های اندازه گیری ممنتم و انرژی پیشنهاد شده است. در این تحقیق نیروی برشی کل وارده بر سطوح مرطوب کانال با استفاده از روشی نوین اندازه گیری شده است. این روش بر مبنای اندازه گیری مستقیم نیرو استوار بوده و سیستم اندازه گیری مذکور فلوم لبه چاقویی (kef ) نامگذاری شده است. جهت تعیین تغییرات تنش برشی موضعی از لوله پرستون با قطر خارجی 4 میلیمتر مجهز به سلول های حساس به فشار دینامیک استفاده گردید. جهت تبدیل تفاضل فشار قرائت شده به تنش برشی از منحنی کالیبراسیون پتل استفاده گردیده است. نتایج حاصل از معادلات پیشنهادی به روش انرژی با نتایج نظیر حاصل از محققین قبلی مطابقت دارد. شیب خط رگرسیون عبوری از میان مقادیر ضریب دارسی ویسباخ و(log(re*f^0.5 حاصل از اندازه گیری به روش ممنتم در بسترهای صاف و زبر هیدرولیکی نسبت به شیب خط معادله پرانتل موازی می باشد در صورتی که استفاده از روش انرژی نشانگر واگرایی در مقایسه ای مشابه بوده است. ضریب زبری دارسی اندازه گیری شده به روش ممنتم در مقایسه با مقادیر نظیر حاصله از معادله کلبروک-وایت از مقادیر بیشتری برخوردار است. این موضوع توسط محققین قبلی که از روش انرژی بهره گیری نموده اند نیز تایید گردیده است. از انطباق نتایج حاصل از اندازه گیری ضریب زبری به روش های انرژی و ممنتم در بسترهای صاف و زبر هیدرولیکی نشان می دهد که خط رگرسیون عبوری از میان نتایج حاصل از روش ممنتم با خط رگرسیون عبوری از میان مقادیرحاصل از روش انرژی در طول از مبداء واحدی یکدیگر را قطع می نمایند. با افزایش مقادیر (log(re*f^0.5 بزرگتر از 4.56 ، مقادیر ضریب زبری دارسی حاصل از روش ممنتم نسبت به روش انرژی کاهش می یابد. از دست آوردهای مهم این تحقیق اندازه گیری دقیق تنش برشی کل وارده بر محیط مرطوب و همچنین اصلاح اثر زبری بر روی میزان افت اصطکاک مبتنی بر اندازه گیری مستقیم ضریب زبری دارسی-ویسباخ می باشد.