مطالعه آزمایشگاهی تأثیر امواج عمود بر جریان بر غلظت رسوبات معلق در پایین‌دست موانع با آرایش زیگزاگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ‌التحصیل دکتری سازه‌های آبی دانشگاه شهید چمران، اهواز

2 استاد گروه سازه‌های آبی، دانشگاه شهید چمران، اهواز

چکیده

        بر اثر جریان سیال پیرامون مجموعه­ ای از موانع که در مسیر جریان قرار گرفته­اند و در نتیجه هم­پوشانی لایه ­های برشی و گرداب، امواج عرضی تشکیل می­شود. در این تحقیق پدیده تشکیل امواج عرضی و تأثیر آن‌ها بر غلظت رسوبات معلق در یک فلوم مستطیلی بررسی‌شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که در حالت عدم وجود موج، غلظت رسوبات معلق در انتهای بازه موانع برابر یا بیشتر از انتهای بازه بدون مانع هست. امواج عرضی با کاهش انتقال رسوبات معلق در بازه موانع، باعث کاهش غلظت رسوبات معلق در پایین­ دست بازه موانع می­گردند و موج نوع 1 بیشترین تأثیر را داشته است. به­گونه‌ای که بیشینه میزان کاهش نسبت به شرایط بدون موج برای ذرات با قطر متوسط 12/0 میلی­متر در شرایط وجود موج نوع 1 و 2 به ­ترتیب حدود 5/12 و 3/8 درصد و برای ذرات با قطر متوسط 35/0 میلی­متر حدود 6/8 و 7/3 مشاهده‌شده است. لذا پس از انجام تحلیل ابعادی و انجام تجزیه‌وتحلیل‌های آماری با استفاده از نرم‌افزار SPSS پارامترهای بدون بعد مؤثر بر کاهش غلظت رسوبات معلق در پایین‌دست بازه موانع تحت اثر امواج عمود بر جریان برای هر دانه‌بندی به­طور جداگانه مشخص شد و تأثیر هر یک از آن‌ها موردبررسی قرار گرفت و در نهایت رابطه ­ای کلی جهت محاسبه درصد کاهش غلظت رسوبات معلق در پایین‌دست بازه موانع با آرایش زیگزاگی تحت اثر امواج عرضی در کانال­های روباز برای هر دو نوع دانه‌بندی به‌دست‌آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Study on the Effect of Transverse Waves on Suspended Sediment Concentration at Downstream of Obstacles in a Staggered Arrangement

نویسندگان [English]

  • N Poustizadeh 1
  • M Ghomeshi 2
چکیده [English]

Consequence of the fluid flow passes through a set of obstacles of cylinders, the overlap of shear layers and vortex result in formation of transverse waves. The present study focused on the formation of transverse waves and their effect on suspended sediment concentration based on laboratory tests in a rectangular flume. The results showed that the concentration of suspended sediment at downstream of obstacles zone was equal or more than that at the downstream of no obstacle zone in the no wave condition. Transverse waves decreased the transportation of suspended sediment at the downstream of obstacles zone and the wave mode 1 had the most effect on this phenomenon. According to the findings, for the wave modes 1 and 2 the maximum reductions in the concentration of suspended sediments with an average diameter of 0.12 mm at downstream of obstacles zone in comparison to no obstacles zone were about 12.5% and 8.3% and these reductions for sediment with an average diameter of 0.35 mm were about 8.6% and 3.7%, respectively. Therefore, with the aids of dimensional analysis, dimensionless parameters effects on sediment transportation of each grain size were determined. Finally, by using statical analysis a relationship was proposed to estimate the rate of suspended sediment concentration reduction at obstacles zone in a staggered arrangement for each grain size when transverse wave occured in open channel.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Obstacles
  • Staggered arrangement
  • Suspended sediment concentration
  • Transverse wave
  • Vortex

مراجع

منابع مورداستفاده
انتظاری ع،  1381. مکانیک سیالات. انتشارات نوپردازان.
طاهریان ف، قمشی م و پوستی زاده ن، 1391. بررسی تأثیر قطر موانع در شرایط وجود موج عمود بر جریان ناشی از گرداب موانع بر غلظت رسوبات معلق. صفحه­های 45 تا 56، نهمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، بیست و سوم و بیست و چهارم بهمن ماه، دانشگاه شهید چمران، اهواز.
عزیزی ر و قمشی م، 1389. رابطه فرکانس امواج عمود بر جریان در مجاری روباز با مشخصات جریان و موانع. مجله تحقیقات منابع آب ایران،  جلد 2، شماره 6، صفحه­های 57 تا 65.
عطایی آشتیانی ب و بهشتی ع، 1386. مکانیک امواج آب (ترجمه). جهاد دانشگاهی واحد صنعتی امیرکبیر.
قمشی ع، 1388. امواج عمود بر جریان ناشی از گرداب موانع در مجاری روباز و تأثیر آن بر شکل بستر. صفحه­های 21 تا 32، مجموعه مقالات هشتمین سمینار بین‌المللی  مهندسی رودخانه، بیست و سوم و بیست و چهارم بهمن ماه،دانشگاه شهید چمران، اهواز.
Blevins RD, 1977. Flow-Induced Vibration. VNR, London, England.          
Crass, 1939. About oscillation phenomenon on water surface. Part 1: Flow around obstacle from piles of bridg. Van Nostrand Reinhold, New York.
Fitz-hugh JS, 1973. Flow induced vibration in heat exchangers. Pp. 1-17. proc. UKAEA/NPL International Symposium on Vibration Problems in Industry, Keswick, England.
Ghomeshi M, Mortazavi-Dorcheh SA and Falconer R, 2007. Wave formation by vortex shedding in open channel. Journal of Applied Sciences 7 (24(: 3927-3934.   
Jafari A, Ghomeshi M, Bina M and Kashefipour SM, 2010. Comparing of ten modes of oscillation occurring across the open channels. Pp. 68-78. IAHR-APD Congress, 21-24 February, the School of Engineering, the University of Auckland, New Zealand.
 Naudascher E and Rockwell D, 1979. Practical experiences with flow-induced vibration. Pp. 151-164. Symposium Karlsruhe, 3-6 September, University of Karlsruhe, Germany.
Zima L and Ackermann SN, 2002. Wave generation in open channels by vortex shedding from channel obstruction. Journal of Hydraulic Engineering128 (6): 596-603.
Zukauskas A, Ulinskas R and Katinas V, 1988. Flow Dynamics and Flow-Induced Vibrations of Tube Banks. Experimental and Applied Heat Transfer Guide Books, Hemispher, U.S.A.
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار