بررسي برهمكنش هندسه تلماسه بر ساختار جريان و طول ناحيه جدايي با استفاده از دستگاه‌هاي سرعت سنج PIV و ADV

Experimental Investigation of Dune Dimensions on Flow Structure and Separation Length using ADV and PIV

در اين تحقيق ساختار جريان بر روي تلماسه هاي شني با اندازه گيري هاي آزمايشگاهي در يك فلوم 12متري مستقر در آزمايشگاه هيدروليك دانشگاه فني گراتس اتريش، بر روي 4 نوع تلماسه دو بعدي به طول موج 1متر و عرض فلوم مورد استفاده، زاويه وجه پايين دست 8 و 38 درجه و ارتفاع هاي 4، 6 و 8 سانتي متر تشكيل شده از ذرات 2/13 و 8/5 ميلي متر مورد بررسي قرار گرفتند. اندازه گيري داده هاي سرعت و آشفتگي جريان توسط دستگاه ADV با فركانس Hz200 و PIV انجام شده و در نهايت نتايج حاصل از پروفيل هاي برداشتي با نرم افزار هيدروليكي سيم مقايسه و تحليل شدند. نتايج 28 سري آزمايش انجام شده در شرايط گوناگون هيدروليكي شامل دو دبي جريان (30 و 60 ليتر بر ثانيه) و دو عمق متفاوت جريان (7/31 و 5/19 سانتي متر) نشان مي دهد كه افزايش پارامترهايي نظير ارتفاع تلماسه، سرعت جريان، قطر ذرات تلماسه و كاهش عمق جريان سبب افزايش طول ناحيه جدايي جريان مي شود، هرچند براي زاويه وجه پايين دست 8 درجه پديده جدايي جريان قابل مشاهده نيست. بررسي ها همچنين نشان مي دهند كه در برخي شرايط هيدروليكي در تلماسه نوع 4 (ارتفاع 4 سانتي متر و زاويه 38 درجه)، ADV قادر به اندازه گيري سرعت-هاي منفي در محل اتصال دو تلماسه نيست، هرچند PIV و نتايج حاصل از شبيه سازي عددي توسط مدل سيم، ناحيه جدايي جريان را نشان مي-دهد.

This research presents recent advances on morphodynamic modeling over gravel dunes. Experiments were carried out on flow over 4 different dunes developed in 12m flume at Institute of Hydraulic Engineering and Water Resource Management of Technical University of Graz, Austria. Dunes are developed in the height of 4,6 and 8 cm and in wavelength of 1m with 2 different particle sizes (6 and 13 mm) and also two different lee angles (38 and 8 degree). The separation of flow over gravel fixed dunes is investigated by Acoustic Doppler Velocimetry (ADV) and Particle Image Velocimetry (PIV) and to compare the experimental results with numerical models over dunes, the 3D numerical model (SSIIM) is applied in this study. The results show that for the same two dunes under the same velocity but different flow depths, larger separation occurs under lower flow depths and a decrease in dune height causes a reduction in length of separation. Moreover the separation zone has a strong relation with lee angle and in the situation of low lee angle no flow separation was detected. Finally the result reveal that numerical model successfully simulate flow over dune in compared with ADV and PIV data. Although ADV application near the bed indicates probably weak performance for high discharge and low water depth of dune No.4, PIV results present more agreement with the numerical model in this region