بررسي اثر حضور فيزيكي دستگاه سرعت سنج صوتي جانب نگر (ADV) در ميدان جريان آشفته در كانال مركب

Effect of Side Looking Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) Presence on Turbulent Flow Field in Compound Channel

دستگاه سرعت سنج صوتي يكي از ابزارهاي متداول اندازه گيري ميدان جريان در كانال هاي باز است. علاوه بر خطاهاي ذاتي دستگاه سرعت سنج صوتي، حضور حسگرهاي دستگاه درون جريان مي تواند موجب تغيير الگوي جريان و تشديد آشفتگي در حجم نمونه گيري شود كه بر نتايج آزمايشگاهي و تحليلي موثر خواهد بود. براي بررسي اين موضوع در اين مطالعه به منظور تفكيك اثر تداخل فيزيكي سرعت سنج صوتي از خطاي ذاتي آن، سرعت جريان به وسيله سرعت سنج تصويري ذرات در دو حالت حضور فيزيكي سرعت سنج صوتي و عدم حضور آن (در محدوه حجم نمونه گيري) در يك كانال مركب برداشت شد. نتايج حاصل از اين تحقيق نشان داد كه اثر تداخلي سرعت سنج صوتي جانب نگر در سرعت طولي در محدوده حجم نمونه گيري باعث افزايش سرعت طولي به ميزان 1/7% شده و اين اثر در سرعت هاي ثانويه شديد تر است به طوري كه در شرايط آزمايش حاضر، حضور سرعت سنج صوتي جانب نگر باعث تغيير سرعت عرضي به ميزان 4/5 برابر و تغيير سرعت قائم به ميزان 2/7 برابر حالت عدم حضور سرعت سنج مي شود. بررسي شدت هاي آشفتگي نشان داد كه حضور سرعت سنج صوتي جانب نگر باعث افزايش شدت آشفتگي طولي مي شود در حالي كه بر شدت آشفتگي عرضي و قائم تاثير چنداني ندارد. همچنين بررسي تنش رينولدز قائم در دوحالت حضور و عدم حضور سرعت سنج صوتي نشان داد كه مقادير اندازه گيري شده در دو حالت اختلاف دارند و حضور سرعت سنج صوتي 30% تنش رينولدز قائم را در محل حجم كنترل كاهش مي دهد.

Acoustic doppler velocimetry (ADV) is a common measurement technique for flow field in open-channel flows. Since ADV is an intrusive measurement method, the presence of ADV probe may causes changes in flow structure and may intensify the turbulence in sampling volume which can affect the experimental results and analysis. To explore these effects, in this study, particle image velocimetry (PIV) was employed to measure the flow field with and without the presence of a side looking ADV probe in a compound channel. The results of this research showed that the intrusion of ADV in the flow field increases the streamwise velocity in the ADV measurement volume by 1.7%. The more enhanced effect is also notified in the secondary currents so that in the present test conditions, the presence of the side looking ADV causes a decrease in lateral velocity by 4.5 times and causes an increase in vertical velocity by 2.7 times. Investigation of the turbulent intensities showed that the presence of the side looking ADV causes an increment in streamwise turbulent intensity, while does not significantly affect the lateral and vertical components. Furthermore, examining vertical Reynolds shear stress measurement data with or without the presence of ADV showed that the measured values differ in the two states and the presence of ADV decreases 30% of Reynolds shear stress in place of the control volume.