برآورد توزیع سرعت متوسط عمقی و تنش برشی در کانال های مثلثی باز

استفاده از مجاری طبیعی و مصنوعی جهت هدایت آب، کاربرد فراوان داشته و تخمین سرعت متوسط عمقی و تنش برشی در آن ها از اهمیت زیادی برخوردار است. اطلاعات ســـــرعت متوسط عمقی را می توان علاوه بر تعیین سرعت متوسط مقطع و دبی، در تعیین ضریب پراکندگی طولی آلودگی نیز استفاده نمود. تنش برشی نیز در تخمین پارامتر هائی همچون فرسایش وحمل رسوب از عوامل عمده و اساسی بشمار می آید. در این تحقیق با بررسی روشهای مختلف تخمین سرعت متوسط عمقی مشخص گردید که روش ارائه شده توسطshiono و knight (skm) مناسبترین روش تخمین سرعت متوسط عمقی و تنش برشی در کانال های باز است. روش skm نیاز به کالیبره شدن دارد. پارامتر هائی که کالیبره می گردند عبارتند از فاکتور اصطکاک f، لـــــزجت چرخشی عرضی λ و جریان ثانویه γ. از بــــــین این پارامترها،λ =0.07 به عنوان مقدار استاندارد لزجت چرخشی در مسائل کاربردی درنــــــظر گرفته می شود. بنابر این، دقت تخمین توزیع سرعت متوسط عـمقی و تنــش برشی با روش skm به نحوه تعیینf وγ مرتبط خواهد بود. در راستای تعیین الگوهای سلول های جریان ثانویه و توزیع فاکتور اصطکاک در یک کانال مستقیم منشوری مثلثی با زبری یکنواخت و غیر یکنواخت که برای اولین بار در این تحقیق به آن پرداخته شده است، علاوه بر استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی دیگر محققین، از نتایج آزمایش های متعددی که در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی انجام گردیده نیز استفاده شده است. در مقاطع مثلثی با تقارن هندسی، الگوی سلول های جریان ثانویه ارائه گردیده است. درتعیین بهترین ساختار توزیع زبری از روش سعی وخطا استفاده گردیده تا با استفاده از روش skm به بهترین نتایج تخمین توزیع سرعت متوسط عمقی و تنش برشی دست یافت. در مقاطع مثلثی توزیع خطی فاکتور اصطکاک بهترین نوع تابع تغییرات این پارامتر بوده که بر اطلاعات واقعی، انطباق دارد. الگوهای شماتیک سلول های جریان ثانویه پیشنهادی و همچنین فاکتور اصطکاک ارائه شده با استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته اند و صحت آنها تایید گردیده است. به جهت عدم توانائی روش در تخمین توزیع تنش برشی در دیواره های قائم و بر اساس اصول و فرضیاتی که مبانی آن ها در این جا بررسی و تایید گردیده، روشی جدید در تخمین توزیع تنش برشی در مقاطع منشوری ارائه شده است. با مقایسه این روش با روش های دیگر توزیع تنش برشی دقت و کارائی این روش پیشنهادی، ارزیابی گردیده و مشخص شد با توجه به سادگی روش، می توان به نتایج قابل قبولی از توزیع تنش برشی با استفاده از روش پیشنهادی دست یافت.