بررسی اثر موقعیت قرارگیری آبشکن بر میدان جریان اطراف آبشکن های غیر مستغرق در قوس 90 درجه تند

در این تحقیق به بررسی اثر موقعیت قرارگیری آبشکن در قوس 90 درجه تند بر میدان جریان متوسط و آشفته پرداخته شده است. آزمایش ها در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تربیت مدرس و در کانالی به عرض 60 سانتی متر شامل قوس °90 تند و دو کانال مستقیم در بالادست و پایین دست قوس 90 درجه و در دبی ثابت 25 لیتر بر ثانیه انجام شد. رسوبات کف از جنس ماسه با قطر متوسط 1.28 میلیمتر بود. آبشکن از نوع مستقیم به طول 9 سانتی متر و ضخامت 1 سانتی متر بود. آزمایش ها الگوی جریان شامل سه آزمایش اندازه گیری سرعت های سه بعدی با سرعت سنج نقطه ای vectrino+ در حالت بستر تخت و صلب در موقعیت های 30، 45 و 60 درجه از شروع قوس می باشد. نتایج حاصل از تحلیل الگوی جریان متوسط نشان می دهد که در اطراف آبشکن مستقیم یک جریان کاملاً پیچیده و سه بعدی با گردابه های قائم ، افقی و جریان بازگشتی حاکم است. تحلیل الگوی جریان آشفته شامل بررسی پارامترهای مختلف آشفتگی نظیر تنش های رینولدز در هر سه راستا، احتمال وقوع، زوایای تاثیر، پایداری و تبدیل پدیده های انفجار آشفتگی، انرژی جنبشی آشفتگی، هم بستگی های مرتبه 3 در نزدیکی کف و مقاطع مختلف عرضی صورت پذیرفته است. تخمین تنش برشی نزدیک بستر نیز در موقعیت های مختلف استقرار آبشکن انجام شده است. نتایج حاکی از این است که در موقعیت های مختلف قرارگیری آبشکن در قوس، مقادیر پارامترهای مختلف آشفتگی در نقاط مشابه متفاوت است. بیشترین مقادیر این پارامترها بر روی لایه برشی تشکیل شده در پایین دست جریان و نیز محل تشکیل گردابه های نعل اسبی در رو به روی وجه بالادست آبشکن اتفاق می افتد. به جز ناحیه جریان برگشتی، پدیده بیرون رانی بیشترین احتمال وقوع را در بین پدیده های انفجار آشفتگی داراست. احتمال تغییر علامت همزمان نوسانات بسته های سیال بسیار کم بوده و در هر چهار پدیده بیشترین احتمال پایداری یک پدیده در نزدیکی ساحل خارجی است. انرژی جنبشی آشفتگی با توسعه لایه برشی و بزرگ شدن ابعاد گردابه ها مقادیر بزرگتری را اختیار می کند. پخش آشفتگی در جهت طولی کمتر از پخش آشفتگی در جهت عمقی است. در انتها نیز در مورد ارتباط میدان جریان آشفته و الگوی آبشستگی در زوایای مختلف استقرار آبشکن بحث کوتاهی صورت گرفته است و نتیجه این بوده است که به جز تنش های نرمال رینولدز و زوایای تاثیر، سایر پارامترها می توانند در پیش بینی حداکثر عمق آبشستگی اطراف آبشکن مفید باشند.