تحليل تنش برشي در كانال هاي نيم سهموي

Boundary Shear Stress Analysis in Semi-Parabolic Channels

پيش ­بيني دقيق توزيع تنش برشي مرزي در كانالهاي روباز در بسياري از مسائل مهندسي نظير طراحي كانال­هاي پايدار، محاسبات مربوط به افت انرژي و رسوب­ گذاري در كانال­ها حائز اهميت مي­باشد. مطالعه­ هاي حاضر به بررسي چگونگي توزيع تنش­برشي در كانال­هاي نيم سهموي به دو روش انرژي و مومنتم و تغييرات آن در شرايط مختلف هيدروليكي پرداخته است. براي تعيين تغييرات تنش­برشي موضعي به روش انرژي از لوله پرستون با قطر خارجي چهار ميلي­متر مجهز به سلول­هاي حساس به فشار ديناميك استفاده گرديد. براي تبديل فشار قرائت شده به تنش­برشي از منحني كاليبراسيون پتل استفاده شد. براي اندازه ­گيري مستقيم تنش­برشي كل به روش مومنتم از روش فلوم لبه چاقويي استفاده شد. در نهايت روابطي براي تخمين تنش­برشي در جدارهاي صاف و زبر در كانال­هاي نيم سهموي ارائه گرديد. نتايج نشان دهنده اين موضوع مي­باشد كه تنش­ برشي جداره كانال در شرايط بستر صاف و زبر به­ ترتيب به­ طور متوسط 3/7 درصد و 4/6 درصد بيش از تنش بستر مي­باشد. هم­چنين اندازه ­گيري تنش ­برشي جداره و بستر به روش مومنتم در شرايط جداره صاف و زبر به ­طور متوسط مقادير تنش برشي را 2/7 درصد و 5/85 درصد بيش از روش انرژي نشان مي ­دهد.

Due to problems with on-site irrigation channels, such as occupying a high level of the land, a lack of suitable loan materials, and the possibility of dealing with multiple complications, the use of prefabricated channels is one of the most competitive options available for the existing channels. From the theoretical point of view, the most effective hydraulic cross-section for the coated channels in which smooth water flows is the semicircular section. Nevertheless, in terms of implementation, the use of the semicircular cross-section is generally limited to the reinforced concrete channel. One of the important issues in outdoor hydraulic engineering is having sufficient knowledge about the amount of hydraulic resistance against the flow. The estimation of hydraulic resistance of the flow in open channels has always faced a serious challenge because of the presence of secondary currents and the vortex viscosity. The determination of the contribution of flow pipes in the bed and wall is faced with errors due to the effects of the walls on the maximum velocity position. Accurate prediction of boundary shear stress distributions in the open-channel flow is crucial in many engineering problems, such as channel design, the balance of energy, and sedimentation. Determining the exact bed and wall shear stress is important from a theoretic and applied point of view, for example, its role in scour and sedimentation studies and designing shield conservations.