بررسی و مقایسه روشهای محاسبه تنش برشی در کانالهای قوسی شکل

الگوی جریان در خم رودخانه ها و بررسی آبشکستگی بستر و کناره در خم ها و پارامترهای موثر بر آن از دیرباز توجه محققین زیادی را به خود جلب کرده است. با ورود جریان به قوس، سطح آب در قوس خارجی نسبت به قوس داخلی بالاتر قرار گرفته و گرادیان فشار در جهت شعاعی ایجاد می گردد. همچنین ذرات سیال تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز قرار می گیرد. در سطح آب نیروی ناشی از شتاب گریز از مرکزیت بر نیروی ناشی از گرادیان فشار غلبه نموده، ذرات به سمت قوس خارجی رانده می شوند اما ذرات نزدیک کف به سمت قوس داخلی حرکت می نماید و بنابراین در مقطع یک جریان دو طرفه که در سطح به سمت قوس خارجی و در کف به سمت قوس داخلی است ایجاد می گردد که به جریان ثانویه معروف است. وجود جریان ثانویه سبب تغییر در نقاط مختلف مسیر قوسی شکل می گردد. این تغییرات سرعت در نزدیکی کف با تغییرات تنش برشی همراه است. از سوی دیگر تنش برشی پارامتر مهمی است که با اطلاع از آن می توان نسبت به توپوگرافی بستر در قوس (آبشکستگی یا رسوبگذاری نقاط مختلف بستر) اظهار نظر نمود. لذا محاسبه تنش برشی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق میدان جریان سه بعدی برداشت شده بوسیله ADV در یک قوس 90 درجه با بستر متحرک، برای محاسبه تنش برشی با دو روش متوسط گیری در عمق (Depth-Average) و تنش های رینولدز (Reynolds stress) مورد استفاده قرار گرفته است. مقایسه این دو روش در برگیرنده نکات قابل توجهی است که در این مقاله به آنها اشاره می گردد.

Keywords:

قوس 90 درجه , تنش برشی , تنش های رینولدز , میدان جریان , توپوگرافی بستر