بررسی آزمایشگاهی اثر طول و زاویه آبشکن روی الگوی جریان اطراف آبشکن‏های مستطیلی در قوس 90 درجه ملایم

یکی از روش های موثر و به‏ صرفه جهت ساماندهی رودخانه‏ها در محل قوس‏ها استفاده از آبشکن‏هاست. الگوی جریان در قوس محافظت شده توسط سری آبشکن‏ها، به دلیل تأثیرات آبشکن‏ها بر الگوی جریان و جریانات ثانویه و تأثیرات متقابل آبشکن‏ها برهم پیچیده‏تر از حالت عادی ‏است. هدف از تحقیق حاضر بررسی آزمایشگاهی تأثیر طول و زاویه‏ی آبشکن‏ها بر الگوی جریان در قوس است. به منظور انجام آزمایش‏های مورد نظر از یک فلوم آزمایشگاهی با قوس 90 درجه ملایم با نسبت 4 r/b= ، عرض 7/0 متر و عمق آب 14/0 متر استفاده شد. آزمایش‏ها در دو مرحله انجام شد. هدف از آزمایش‏ مرحله‏ی اول بررسی الگوی جریان در قوس و برای انجام مقایسه بین الگوی جریان در حالت بدون آبشکن و با آبشکن بود. هدف از آزمایش‏های مرحله‏ی دوم بررسی الگوی جریان در قوس با حضور آبشکن و بررسی تأثیر تغییرات طول و زاویه‏ی آبشکن‏ها بر آن بود. برای بدست آوردن الگوی جریان در تمام آزمایش ها، مولفه های سه بعدی سرعت جریان توسط یک دستگاه سرعت سنج سه بعدی الکترومغناطیس تحت شبکه بندی منظم و منحصر به فرد برای هر آزمایش برداشت گردید. برای بررسی اثر طول آبشکن بر الگوی جریان، از سه طول 5/10، 14 و 5/17 سانتیمتر که به ترتیب معادل 15%، 20% و 25% عرض کانال هستند، استفاده شد. برای بررسی اثرات زاویه‏ی آبشکن‏ها بر الگوی جریان از سه زاویه‏ی 60، 90 و 120 درجه که به ترتیب معادل آبشکن‏های دافع، قائم و جاذب هستند استفاده گردید. نتایج مطالعه نشان می دهد که حضور سری آبشکن‏ها سبب یکنواختی سرعت بالادست و انتقال ناحیه‏ی پرسرعت از مجاورت دیواره‏ی خارجی به سمت میانه‏ی کانال تا دیواره‏ی داخلی می‏شود. اما حضور آبشکن‏ها بیشینه‏ی سرعت جریان را در قوس افزایش می‏دهد که میزان افزایش با توجه به طول و زاویه‏ی قرارگیری آبشکن‏ها متفاوت بوده و بیشینه سرعت برابر با 42/80 سانتیمتر بر ثانیه و در حضور آبشکن‏های قائم با طول 25 درصد عرض کانال رخ داده است. تنش برشی بستر در اثر حضور آبشکن‏ها افزایش یافته و تغییر طول و زاویه‏ی آبشکن‏ها میزان افزایش تنش را تحت تأثیر قرار می‏دهد اما تأثیر چندانی بر موقعیت مکانی رخداد تنش برشی ندارد، بطوریکه، در تمام حالات، تنش برشی بیشینه نسبی در زاویه‏ی 70 تا 80 قوس و به میزان 86/5 برابر تنش برشی بالادست رخ داده است.