اندازه‌گيري آزمايشگاهي ضريب پساي تلماسه‌ها و مقايسه آن با مقادير براوردي مدل

Experimental Measurement and Numerical Model of Dunes Drag Coefficients

با وجود چندين دهه كار و پژوهش تحليلي و آزمايشگاهي در مورد شكل هاي بستر، هنوز دانش برهمكنش شكل بستر و جريان و نيز تاثير متقابل آنها بر پارامترهاي هيدروليكي نظير تنش برشي، ضريب زبري و نيروي پسا بسيار ناكافي است. از جمله اهداف اين تحقيق بررسي و تحليل تاثير شكل بستر بر روي الگوي جريان نزديك تاج و تحليل الگوهاي پروفيل سرعت و نيروي پسا در صورت تغيير دانه بندي مواد بستر است. بدين منظور، اندازه گيري هاي آزمايشگاهي در فلوم هيدروليكي 12 متري مستقر در آزمايشگاه هيدروليك دانشگاه صنعتي گراتس اتريش، روي تلماسه هاي شني دو بعدي با ابعاد مشخص و ساخته شده از ذرات 13 و 6 ميلي متري، صورت گرفت. نتايج حاصل از بررسي پروفيل هاي سرعت اندازه گيري شده با piv و adv و همچنين پروفيل هاي مدل شده با برنامه ssiim نشان مي دهد كه ضريب پساي ذرات مستقر برروي تلماسه ها در شرايط هيدروليكي مشابه، تاثير چندان زيادي با افزايش دبي از خود نشان نمي دهند، در حالي كه كاهش عمق سبب افزايش ناگهاني ضريب پسا تا سقف 66 درصد مي شود. كاهش قطر ذرات سازنده تلماسه نيز سبب افزايش ضريب پسا مي شود. همچنين ضريب پسا به شكل هندسي تلماسه وابسته بوده و در نوع تخت تاج، ضريب پسا افزايش حدود 32 درصد نسبت به نوع تاج تيز دارد.

In order to investigate the flow formation on dunes, the experimental data from a flume 12 meters long, located in Hydraulic Lab at Technical University of Graz (Austria), were collected. In this study, dunes (particle sizes of 13 and 6 mm) in a 2-D plan were developed with the wavelength of 1 meter, the lee angle of 8 degree, and the crest heights of 4 and 6 cm; these were uniformly installed across the width of flume. The analysis of the experimental flow velocity profiles measured by ADV and PIV technology and the numerical profiles modeled by SSIMM showed that in the same hydraulic conditions, there was no significant relation between drag coefficients of particles on dunes and flow discharge variation, while the water depth reduction caused a sudden increase in the drag coefficient up to 66%. Also, reducing particle size of the dune increased the drag coefficient and there was a significant relation between particle size (diameter) and dune formation, so that in smooth crested conditions, as compared with the sharp crested dune, the drag coefficient was increased up to 32%.