مطالعه ای بر روش های شناسایی ساختارهای منسجم در جریان کانال روباز با بستر غیر صاف (نقدی بر آنالیز کوآدرانت)

ساختارهای منسجم در جریان های لایه مرزی موجب انتقال مومنتم های جریان و تولید انرژی آشفتگی می شوند. در شرایط توسعه یافتگی کامل جریان و در بالای زیر لایه لزج، ساختارهای منسجمی مانند پدیده های جهش و جاروب و نیز گردابه های سنجاقی تشکیل می شوند. به منظور شناسایی این ساختارهای آشفته روش های گوناگونی مانند آنالیز کوآدرانت و بررسی مقادیر لحظه ای سرعت سیال مورد استفاده قرار می گیرند. در مطالعه حاضر به بررسی دقت و کارایی این روش ها در جریان سطح آزاد روی بستر غیر صاف پرداخته می شود. بدین منظور میدان جریان در یک بستر شنی به روش سرعت سنجی تصویری ذرات اندازه گیری شده است. بررسی نتایج مطالعه حاضر نشان می دهد که با وجود قابلیت هر دو روش در تشخیص و شناسایی ساختارهای جهش و جاروب در نقاط با فاصله اندک از بستر، نتایج حاصله در نزدیکی و در بین المان های زبر بستر با یکدیگر متفاوت می باشند. این واقعیت از آنجا ناشی می شود که از نقطه نظر مفهومی به علت غیرصفر بودن مولفه قائم متوسط سرعت و نیز ماهیت سه بعدی جریان در شرایط بستر غیر صاف، استفاده از روش کوآدرانت صحیح به نظر نمی رسد. برهمین اساس پیشنهاد می شود که در شرایط بستر غیر صاف برای تشخیص ساختارهای جهش و جاروب از روش بررسی مقادیر لحظه ای سرعت جریان و یا روش بهبود یافته آنالیز کوآدرانت استفاده شد.