مدلسازی عددی تنش برشی مرزی در عرض مقاطع مرکب

تنش برشی مرزی یکی از مهمترین پارامترها برای توسعه ی کاربردی و مطالعات بنیادی در مکانیک سیالات و هیدرولیک جریان در کانال های روباز می باشد. در برخی موارد نظیر مطالعات حمل رسوب، تعیین بازه های پایدار در رودخانه و طرح های کنترل فرسایش سواحل، توزیع عرضی پارامترهای سرعت جریان و تنش برشی اهمیت فراوانی دارند. به منظور مدل سازی تغییرات هندسه رودخانه ها، محاسبه توزیع تنش برشی مرزی در جداره رودخانه ضروری است. با توجه به اینکه اندازه گیری مستقیم تنش برشی در کانال و رودخانه به ویژه در هنگام وقوع سیل بسیار دشوار است، از اینرو محققین روشهایی را برای محاسبه غیرمستقیم تنش برشی ارائه داده اند. در این مقاله از مدل ریاضی شیونو و نایت برای مدل سازی توزیع عرضی سرعت و تنش برشی استفاده شده است. برای دخالت اثر جریانهای ثانویه در کانالهای مورد مطالعه، دو روش شیونو و نایت (1991) و آبریل (1997) به کار گرفته شده و نتایج این دو روش با داده های آزمایشگاهی تنش برشی در کانال های مرکب مقایسه شده است. نتایج بهدست آمده نشان میدهد که روش شیونو و نایت برای تأثیر جریانهای ثانویه دارای دقت بیشتری است. همچنین مشخص شد که جریان های ثانویه به ویژه برای تعیین تنش برشی دارای اهمیت زیادی بوده و عدم در نظر گرفتن اثر آنها، حداکثر تا 40 درصد در محاسبه تنش برشی مرزی خطا ایجاد میکند.

Keywords:

جریانهای ثانویه , تنش برشی , مدل ریاضی شبه دوبعدی , مقاطع مرکب