مدل تجربي پيش‌بيني سرعت طولي در پيچانرود تند

Empirical model of prediction of longitudinal velocity in sharp bend

رودخانه‌هاي طبيعي به‌ندرت داراي مسير مستقيم‌اند و معمولاً به شكل پيچانرود هستند. شناخت مشخصات جريان در آبراهه‌هاي روباز و تاثير متقابل جريان و بستر آبراهه بر يكديگر از ديرباز براي محققين جالب توجه بوده است. مشكل عمده در تبيين مشخصات جريان در پيچ رودخانه، وجود جريان‌هاي ثانويه قوي و اثرات آن‌ بر توزيع سرعت‌هاي طولي و عرضي است. جريان در پيچ رودخانه‌ها توسط محققين زيادي بررسي شده و روابط متعددي براي تعيين پارامترهاي جريان ارايه شده است. با وجود اين روابط ارايه شده، به‌ويژه در پيچ‌هاي تند كه جريان ثانويه بسيار قوي بر الگوي سرعت تاثيرگذار است، پاسخ‌هاي مناسبي را ارايه نمي‌دهند. در اين تحقيق در ابتدا، با توجه به خصوصيات سرعت طولي در پيچ تند، مدلي جديد براي پيش‌بيني سرعت ارايه شده است كه شامل دو بخش تواني و سينوسي است. سپس به مقايسه برخي از مدل‌هاي تعيين نيمرخ سرعت طولي در پيچ با مدل جديد پرداخته شده است. نتايج آزمايش‌ها روي كانال آزمايشگاهي قوسي شكل با زاويه مركزي 193 درجه نشان داد كه مدل جديد در مقايسه با مدل‌هاي پيشين با خطاي كمتري قادر به پيش‌بيني سرعت طولي در پيچ است. همچنين، بررسي كاربرد مدل با استفاده از داده‌هاي 3 پيچ با نسبت‌هاي شعاع انحنا به عرض مختلف، نشان از قابليت كاربرد آن در پيچ‌هاي مختلف دارد.

Natural rivers are rarely straight and usually tend to take a winding course, called as meandering. Due to mutual interaction between flow and bed in river meanders, understanding the flow characteristics is an interesting issue in river engineering field. The main problem with describing the characteristics of flows in river bends is the existence of strong secondary flows and its impact on the distribution of longitudinal and transverse velocity. The issues of flow in river bends has been investigated by several researchers, and a variety of different equations for identifying the parameters of flow have been proposed. However, the proposed equations do not provide a good solution; this is especially the case in sharp bends in which strong secondary flows influence velocity patterns. In this research, firstly, taking the properties of longitudinal velocities in sharp bends into consideration, a new model for computing the velocity will be proposed which includes two power and sinous sections. Then, the new model is compared with some longitudinal velocity models on bend. The results achieved from the study on 1930 bend showed that the new model not only has the properties of a longitudinal velocity in sharp bends but also enjoys less error than the other models. Also, comparing the new model with 3 series of data from 3 bends with different curvature radius to width, shows that the new model is able to have good predictions in different bends.