تحليل ديناميكي نيروي كشانه، تنش بيشينه كششي و محاسبه موقعيت برش در گياهان منعطف غيرمستغرق

A dynamic analysis for determining the drag force, maximum tensile stress and rupture point of submerged flexible plants

تحليل رفتار متقابل گياه و جريان براي تعيين درجه محافظت از سيل در بخش كشاورزي، مهم است. در اين مقاله يك روش تحليلي براي بررسي منحني خمش گياهان منعطف و نقطه شكست آن‌ها در شرايط غيرمستغرق براي حالت ديناميك ارايه شده است. نتايج نشان داد كه تحت شرايط يكسان هيدروليكي نقطه شكست براي گياهان منعطف با قطر ثابت، در قاعده گياه است ولي اين نقطه براي گياهان با قطر متغير به سمت بالا حركت مي‌كند. همچنين ميزان خم‌شدگي با افزايش قطر ساقه و ثابت بودن ساير عامل‌ها به‌دليل افزايش نيروي كشانه، افزايش مي‌يابد. نتايج نشان داد براي گياهان مخروطي، خمش كل بيشتر از گياهان با قطر ثابت است. همچنين براي گياهان با قطر غيريكنواخت ميزان خمش بيشتر است و هرچه گياه منعطف‌تر باشد محل وقوع بيشينه خمش، به سمت بالا منتقل مي‌شود كه اين امر زبري جريان را تحت تاثير قرار مي‌دهد.

The investigation of plants behavior under different flow conditions, because of the interaction between "depth and flow velocity " and also "the amount and type of plant bending and its rupture point", is a complicated phenomena. In this research, a dynamic analytical method is introduced to investigate the bending curve of flexible plants, maximum tensile stress, critical rupture condition and the rupture point in submerged condition. The results indicate that the rupture point locates near the base of flexible plants with uniform diameter, while it shifts upward for the others with a non-nuniform diameter. In this regard, the rupture point will move toward the water surface when the difference between the plant diameter at the top and bottom of which increases. Moreover, when plantʹs stem diameter increases, the plant experiences more drag force; that is, the amount of bending will increase when other factors remains fixed. Plants with non uniform diameter have larger deflection, and an increase in the plant flexibility will move the position of maximum deflection upward, which in turn influences the flow roughness. Additionally for flexible plants, dimensionless drag force decreases strongly with the increase of the Reynolds number; that can be translated as the presence of a less hydraulic resistance.