مطالعه فیزیکی سرعت و تنش برشی جریان در کانال عریض با جداره ثابت

خصوصیات هیدرولیکی جریان در آبراهه های عریض، به دلیل وجود نسبت بالای عرض به عمق جریان، b/h، شرایط متفاوت تری نسبت به کانال های کم عرض دارد. در این تحقیق، با استفاده از مدل فیزیکی یک کانال عریض با جداره ثابت به طول 60 متر و عرض 5/1 متر با نسبت عرض به عمق جریان 12 الی 56، مشخصه های هیدرولیکی جریان در کانال های عریض، شامل رابطه دبی-عمق، توزیع های سرعت و تنش برشی جریان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان می دهد که سرعت حداکثر در کانال های عریض در نزدیکی سطح جریان رخ می دهد. از بررسی توزیع قائم سرعت جریان آشکار می شود که این توزیع از قانون معروف لگاریتمی پیروی می کند. همچنین نتایج حاصل بیان می کند که تنش برشی حداکثر در محور میانی کانال عریض بوجود می آید و با افزایش نسبت عرض به عمق، b/h، تنش برشی بی بعد افزایش می یابد. در b/h های کمتر از 30، تنش برشی بی بعد کف کوچکتر از 9/0 و برای b/h های بزرگتر از 30، تنش برشی بی بعد کف بزرگتر از 9/0 می باشد. مقایسه نتایج کانال های عریض و کانال های با عرض بهینه به نسبت b/h=2 گویای آن است که در کانال های کم عرض، رابطه بین نسبت b/h با تنش برشی به صورت خطی است ولی در کانال های عریض رابطه توانی بر آنها حاکم است. همچنین در کانال های عریض، درصد سهم نیروی برشی دیواره ها (%SFW) به دلیل عمق کم جریان کمتر از 10 و ناچیز بوده و می توان برای منظورهای طراحی از سهم دیواره ها در تنش برشی صرفنظر نمود.