بررسی آزمایشگاهی الگوی جریان و آبشستگی پیرامون آبشکن t شکل مستغرق در قوس90درجه

در این تحقیق به بررسی پارامترهای موثر بر الگوی جریان و آبشستگی اطراف آبشکن t شکل مستغرق در قوس 90 درجه و همچنین ارتباط بین الگوی جریان و آبشستگی پرداخته شده است. آزمایشات الگوی جریان شامل اندازه گیری سرعت های سه بعدی با سرعت سنج نقطه ای vectrino+ و در دو حالت بستر تخت و تعادل یافته و تغییر پارامترهای استغراق و شعاع انحناء می باشد. نتایج حاصل از تحلیل الگوی جریان در حالت بستر تخت نشان می دهد که در پایین دست آبشکن t شکل مستغرق یک جریان کاملاً پیچیده و سه بعدی با گردابه های قائم ، افقی ، طولی و جریان بازگشتی حاکم می باشد. تحلیل الگوی جریان در بالادست آبشکن t شکل مستغرق بیانگر کاهش ابعاد گردابه ، جریان بازگشتی، ابعاد ناحیه جدایی جریان و سرعت های عمقی با افزایش درصد استغراق و کاهش شعاع انحناء می باشد. با تحلیل الگوی جریان نزدیک بستر ، محاسبه ی ورتیسیتی، پارامترهای آشفتگی و ابعاد ناحیه جدایی جریان نحوه حمل رسوبات به سمت پایین دست کانال و ابعاد چاله آبشستگی و محل حداکثر آبشستگی به خوبی پیش بینی شده است. توزیع تنش برشی بستر محاسبه شده از طریق نوسانات سرعت های سه بعدی به روش های مختلف نشان می دهد که شروع و حداکثر عمق آبشستگی در محل حداکثر تنش برشی اتفاق نیفتاده است. مکانیزم جریان در بالادست آبشکن وجود یک صفحه جدایی جریان را که در آن بخشی از جریان به صورت پایین رونده و بخش دیگر جریان به صورت بالارونده عمل می کند را نشان می دهد. جریان پایین رونده در لایه های نزدیک بستر و نزدیک لبه ی بال آبشکن به دلیل برخورد با مرز ناحیه جدایی جریان به صورت گردابه نعل اسبی درمی آید و این گردابه نعل اسبی عامل اصلی شروع آبشستگی شناخته شده است همچنین بخشی از این جریان پایین رونده در ناحیه نزدیک ساحل خارجی به صورت گردابه پادساعتگرد از نوع اجباری درمی آید که به عنوان عامل توسعه چاله آبشستگی شناخته شده است. نتایج الگوی آبشستگی با بستر متحرک بیانگر صحت پیش بینی های انجام شده با الگوی جریان تخت می باشد. مقایسه بین آبشستگی پیرامون آبشکن t شکل مستغرق و غیرمستغرق بیانگر کاهش ابعاد چاله آبشستگی در حالت مستغرق می باشد. با افزایش درصد استغراق، کاهش u/uc و شعاع انحنای قوس ابعاد چاله آبشستگی کاهش یافته است. همچنین افزایش قطر مصالح در u/uc ثابت باعث افزایش آبشستگی شده است. در قوس تند آبشستگی در نیمه دوم قوس بیشتر از نیمه اول قوس می باشد. روابطی مناسب جهت تعیین حداکثر عمق و ابعاد چاله آبشستگی نیز ارائه گردید.