نام پژوهشگر: سجاد مهدیزاده

بررسی آزمایشگاهی حرکت ذره رسوبی در نزدیکی بستر با استفاده از روش piv
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده فنی مهندسی 1387
  سجاد مهدیزاده   علی اکبر صالحی نیشابوری

در این تحقیق ابتدا با استفاده از تکنیک تصویربرداری از ذرات ( piv) به اندازه گیری سرعت جریان آشفته بر روی بستر زبر در یک کانال باز پرداخته شده و سپس با شبیه سازی این شرایط در نرم افزار فلوئنت و مقایسه آن با نتایج سرعت بدست آمده از سیستم piv، مشخصه های جریان شامل شدت آشفتگی و تنش های رینولدز برای چهار شرایط هیدرولیکی مختلف جریان اندازه گیری و با معادلات تجربی ارائه شده توسط نزو و دیگر محققین مقایسه شده است. در ادامه برای بررسی خصوصیات جهش ذره رسوبی در یک جریان آشفته با مشخص بودن مقدار تنش برشی بستر، از سیستم تصویربرداری با سرعت بالا استفاده شده و مشخصه های جهش شامل طول، ارتفاع، سرعت، چرخش و زوایای برخورد به بستر و بلندشدگی برای شرایط هیدرولیکی مختلف با سرعت 250 فریم بر ثانیه اندازه گیری شده و درباره ارتباط آنها با خصوصیات جریان به طور کیفی بحث شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با افزایش آشفتگی بر طول، ارتفاع و سرعت ذره افزوده و برعکس از زوایای برخورد به بستر و بلندشدگی مجدد آن کاسته می گردد. چرخش تک ذره نیز در طول یک گام جهش روند نزولی را طی خواهد نمود. نتایج آزمایشات همچنین حاکی از این امر است که با افزایش قطر متوسط ذرات بستر، تمامی خصوصیات جهش تمایل به افزایش دارند. برای حل عددی معادلات حاکم بر ذره و بدست آوردن مسیر حرکت آن در یک گام جهش، سرعت های اولیه جهش در هر دو جهت افقی و قائم محاسبه شده است که از آنها می توان به عنوان شرایط اولیه در حل عددی استفاده نمود. مولفه افقی سرعت ذره رسوبی در دامنه 3 تا 8 برابر سرعت برشی و مولفه قائم آن در دامنه 1/5 تا 3/5 برابر سرعت برشی قرار داشته است که این مقادیر با مقادیر فرض شده توسط فن راین (2u* ) متفاوت می باشد. در خاتمه، بحث احتمالاتی بودن خصوصیات جهش بیان شده و با انجام چندین آزمایش نشان داده شده است که برای قطر و چگالی یکسان ذره رسوبی، طول و ارتفاع جهش از توزیع پیرسون نوع سه و سرعت ذره از توزیع نرمال پیروی خواهند نمود.