بررسی آزمایشگاهی الگوی جریان دو بعدی اطراف آب شکن در قوس 90 درجه

آب شکن ها سازه های هیدرولیکی هستند که جهت جلوگیری از فرسایش ساحل رودخانه ها به کار می روند. آنالیز جریان در اطراف آب شکن های مستقر در قوس خارجی رودخانه ها، بسیار پیچیده می باشد. دلیل این پیچیدگی اندرکنش بین الگوی جریان در قوس و جریان اطراف آب شکن و تشکیل جریان حلزونی می باشد. در این مقاله سعی شده این رفتار شناسایی شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. این تحقیق آزمایشگاهی در فلوم قوسی با زاویه 90 درجه، شعاع داخلی 8/1 متر، با کف و دیواره هایی از جنس شیشه و با عرض 60 سانتی متر انجام شد. آب شکن های مورد استفاده از جنس پلکسی گلاس می باشد. متغیرها دبی (15 و30 و45 لیتر بر ثانیه)، طول آب شکن (cm 15، 10، 5) و موقعیت قرارگیری آب شکن در قوس (75 و60، 45، 30، 15=) می باشد. جهت اندازه گیری سرعت جریان از دستگاه سرعت سنج دو بعدی P-EMS استفاده شد. نقاط اندازه گیری در هر سطح مقطع عرضی 65 نقطه بوده و تعداد مقاطع عرضی نیز با توجه به موقعیت قرارگیری آب شکن در قوس و نوع آزمایش بین 15 تا 18 متغیر می باشد. نتایج تحقیق نشان می دهد که در حالت استقرار آب شکن در قوس، محدوده گسترش سرعت های زیاد، از لایه های کف به سمت لایه های بالاتر افزایش یافته، تا جایی که در بین لایه سوم و چهارم (10 و 11 سانتی متری از کف) به بیشترین مقدار خود می رسد. نسبت تنش برشی ماکزیمم بستر به تنش برشی بالادست در موقعیت 40 تا 50 درجه قوس نزدیک دیواره داخلی قرار دارد. نسبت عرض ناحیه جداشدگی جریان به طول آب شکن بین 55/1 تا 9/1 و نسبت طول ناحیه جداشدگی جریان به طول آب شکن بین 6 تا 8 می باشد.