آمار
| تعداد نشریات | 13 |
| تعداد شماره‌ها | 626 |
| تعداد مقالات | 6,517 |
| تعداد مشاهده مقاله | 8,746,453 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,317,287 |
مدلسازی عددی تاثیر طول کوله پل در سیلاب دشت بر تنش برشی بستر و مومنتوم جریان | ||
| مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک | ||
| دوره 27، شماره 6، بهمن و اسفند 1399، صفحه 169-184 اصل مقاله (763.05 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2021.17610.3312 | ||
| نویسندگان | ||
| امیر محجوب* 1؛ فواد کیلانه ئی2؛ سعید صفایی3 | ||
| 1استادیار مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی | ||
| 2استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران، | ||
| 3دانشجوی کارشناسی ارشد آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران، | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: با بالا آمدن تراز آب در کانال اصلی و عبور آن از مرز سیلاب‌دشت، به دلیل متفاوت بودن ضریب زبری و اختلاف سرعت بین کانال اصلی و سیلاب‌دشت، جریان در کانال اصلی با شتاب بیشتری نسبت به سیلاب‌دشت‌ها حرکت کرده و یک تبادل مومنتوم قوی بین جریان‌ها در فصل مشترک کانال اصلی و سیلاب‌دشت به‌وجود می‌آید. این تبادل باعث تولید گردابه‌هایی در فصل مشترک کانال اصلی و سیلاب‌دشت می‌گردد. تبادل مومنتوم باعث می‌شود از انرژی جریان پرسرعت مجرای اصلی کاسته و به انرژی جریان کم سرعت سیلاب‌دشت افزوده شود. تبادل مومنتوم همچنین باعث کاهش دبی کانال اصلی، افزایش دبی سیلاب‌دشت و کاهش ظرفیت انتقال رودخانه می‌گردد. در فصل مشترک کانال اصلی و سیلاب‌دشت به علت وجود لایه برشی، پتانسیل ناپایداری و آبشستگی بالا است. شناخت پارامتر-های تنش برشی بستر و مومنتوم در کانال مرکب و خصوصاً در فصل مشترک کانال اصلی و سیلاب‌دشت کمک می‌کند که محاسبات دقیق-تری در ارتباط با حفاظت بستر رودخانه و تعیین روش‌های محافظتی صورت پذیرد. در این پژوهش به کمی‌سازی پارامتر‌های تنش برشی بستر و مومنتوم جریان در شرایطی که کانال مرکب، طول تکیه‌گاه پل در سیلاب‌دشت و نوع دیوار هدایت به صورت هم‌زمان بر الگوی جریان تاثیر گذار هستند، پرداخته شده است. مواد و روش‌ها: در تحقیق حاضر با استفاده از تحلیل عددی سه‌بعدی به بررسی تنش برشی بستر و اختلاف مومنتوم بین سیلاب-دشت و کانال اصلی در یک کانال مرکب ذوزنقه‌ای متقارن با استفاده از نرم‌افزار FLOW-3D پرداخته شده است. پس از تایید صحت عملکرد مدل مذکور با استفاده از نتایج آزمایشگاهی موجود، تنش برشی بستر و اختلاف مومنتوم بین سیلاب‌دشت و کانال اصلی برای طول‌های مختلف تکیه‌گاه پل و در حالت‌های با و بدون دیوار هدایت بیضوی شکل مورد بررسی قرار گرفته است. یافته‌ها: تنش برشی بستر در حالت با دیوار هدایت بیضوی شکل نسبت به حالت بدون دیوار هدایت، در کانال اصلی افزایش و در سیلاب‌دشت کاهش یافته است. تنش برشی در کانال اصلی تا 5/25 درصد افزایش و در سیلاب‌دشت تا 6/36 درصد کاهش یافته است. همچنین اختلاف مومنتوم در حالت با دیوار هدایت بیضوی شکل نسبت به حالت بدون دیوار هدایت تا مقدار 5/78 درصد افزایش یافته است. نتیجه‌گیری: از نتایج قابل توجه این است که در حالت تکیه‌گاه با دیوار هدایت بیضوی، تنش برشی بستر در سیلاب‌دشت کاهش می-یابد که باعث بهبود شرایط در محل تکیه‌گاه پل می‌گردد ولی افزایش تنش برشی در کانال اصلی باعث می‌شود که شرایط پایه‌هایی که در کانال اصلی قرار می‌گیرند بحرانی‌تر گردد. همچنین در حالت تکیه‌گاه با دیوار هدایت بیضوی شکل اختلاف مومنتوم بین سیلاب‌دشت و کانال اصلی نسبت به حالت تکیه‌گاه بدون دیوار هدایت افزایش می‌یابد که این امر باعث افزایش تنش برشی و ایجاد گردابه‌ها در فصل مشترک کانال اصلی و سیلاب‌دشت می‌گردد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| تبادل مومنتوم؛ تکیه‌گاه پل؛ تنش برشی بستر؛ کانال مرکب؛ مدل فلو تری دی | ||
| مراجع | ||
|
1.Cao, Z., Meng, J., Pender, G., and Wallis, S. 2006. Flow resistance and momentum flux in compound open channels. J. Hyd. Eng. 132: 12. 1272-1282.
2.Houshmandi, F., Zahiri, A.R., Dehghani, A.A., and Meftah Halaghi, M. 2015. Comparison of methods for estimating shear stress distribution in width ofopen channels. J. Water Soil Cons. 21: 5. 285-295. (In Persian) 3.Kara, S., Stoesser, T., and Sturm, T.W. 2012. Turbulence statistics in compound channels with deep and shallow overbank flows. J. Hyd. Res. 50: 5. 482-493.
4.Kilanehei, F., and Montazeri Namin, M. 2016. Instruction Manual for Design, Construction and Maintenance of Bridge Guide Walls. Road, Housing and Urban Development Research Center Press, 171p. (In Persian)
5.Kocama, S. 2014. Prediction of backwater profiles due to bridges in a compound channel using CFD. Adv. Mech. Eng.6: 1. 1-9.
6.Kozioł, A. 2013. Three-dimensional turbulence intensity in a compound channel. J. Hyd. Eng. 139: 8. 852-864.
7.Molinas, A., Kheireldin, K., and Wu, B. 1998. Shear stress around vertical wall abutments. J. Hyd. Eng. 124: 8. 822-830.
8.Reinaldo, M., and Robert, E. 2013. Insights from depth-averaged numerical simulation of flow at bridge abutmentsin compound channels. J. Hyd. Eng.139: 5. 470-481.
9.Sadiq, A. 1994. Clear-water scour around bridge abutments in compound channel. Ph. D. dissertation, University of Georgia, Atlanta.
10.Shiono, K., and Knight, D.W. 1991. Turbulent open-channel flows with variable depth across the channel. J. Fluid Mech. 222: 1. 617-646.
11.Tominaga, A., and Nezu, I. 1991. Turbulent structure in compoundopen-channel flows. J. Hyd. Eng.117: 1. 21-41.
12.Truong, S.H., and Uijttewaal, W.S. 2019. Transverse momentum exchange induced by large coherent structures in a vegetated compound channel. Water Resources Research. 55: 589-612.
13.Van Prooijen, B.C., Battjes, J.A.,and Uijttewaal, W.S. 2005. Momentum exchange in straight uniformcompound channel flow. J. Hyd. Eng. 131: 3. 175-183. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 357 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 313 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب