بررسی ناهمگنی زبری کف و دیواره بر توزیع تنش برشی مرزی در کانال های ذوزنقه ای
چکیده
تنش برشی یکی از مهمترین پارامتر ها را در جریان کانال های باز به خود اختصاص می دهد . به گونه ای که اهمیت این پارامتر در اکثر مطالعات جریان در کانال های روباز از جمله مقاومت هیدرولیکی در برابر جریان، انتقال رسوب، پراکندگی، مطالعات تلاطم یا مسائل کاویتاسیون بر کسی پوشیده نیست. از سوی دیگر آنالیز تنش برشی و توزیع آن توسط روش های تئوریکی بسیار مشکل است . تأثیر جریان های ثانویه ، شکل مقطع و توزیع غیریکنواخت زبری در محیط خیس شده ، تخمین مناسب تنش برشی توسط روش های تئوریکی ،تحلیلی را حتی برای مقاطع ساده غیر ممکن ساخته است. بنابراین تحقیقات معتبر در این مورد به موارد آزمایشگاهی و روشهای تجربی محدود می-گردد. چندین سری آزمایش در یک کانال باز ذوزنقه ای با زبری مرزی یکنواخت و غیر همگن در شرایط جریان یکنواخت ،ماندگار و کاملا توسعه یافته انجام گرفت. به جهت زبر نمودن مرزها (یعنی فقط جداره-ها ،فقط بستر و بستر و جداره-ها) و فراهم آوردن نسبت های متفاوت ksw/ksb از سه نوع مصالح دانه بندی شده با متوسط قطر ، و استفاده گردید. در تحقیق حاضر توزیع تنش برشی مرزی ، نیروی برشی ، متوسط تنش برشی جداره و بستر مورد مطالعه قرار گرفت. جهت تعیین تغییرات تنش برشی موضعی از لوله پرستون با قطر خارجی 4 میلیمتر مجهز به سلول های حساس به فشار دینامیک استفاده گردید. جهت تبدیل تفاضل فشار قرائت شده به تنش برشی از منحنی کالیبراسیون پتل استفاده گردیده است. در کانال-های صاف و زبر یکنواخت به منظور تعیین درصد نیروی برشی کل وارد بر جداره ها معادله ای تجربی به صورت تابعی از هندسه کانال یعنی نسبت ظاهری به دست آمد. برای کانال-های ذوزنقه ای با زبری غیر همگن معادله-ای مشابه با به کار بردن نسبت ksw/ksb به عنوان نماینده تنش-های حاصل از غیر همگنی زبری مرزی کانال پیشنهاد گردید. همچنین معادلاتی به منظور تخمین متوسط تنش برشی جداره و بستر در کانال-های ذوزنقه ای صاف بر مبنای درصد نیروی برشی کل وارد بر جداره-ها و ژئومتری کانال یعنی نسبت ارائه گردید.