
تعداد نشریات | 163 |
تعداد شمارهها | 6,714 |
تعداد مقالات | 72,518 |
تعداد مشاهده مقاله | 130,576,229 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 102,851,297 |
بررسی اثر شعاع انحنای کانال بر مشخصات هیدرولیکی جریان در سطوح شیبدار | ||
تحقیقات آب و خاک ایران | ||
دوره 56، شماره 2، اردیبهشت 1404، صفحه 445-462 اصل مقاله (3.41 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijswr.2024.384976.669828 | ||
نویسندگان | ||
محمدرضا زایری* 1؛ مهدی قمشی2 | ||
1استادیار گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران | ||
2استاد گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران | ||
چکیده | ||
مسیرهای خم رودخانه از مناطق مهم در بررسی الگوی جریان به شمار میروند. جریان در خمهای رودخانه تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز و گرادیان فشار قرار دارد. با توجه به آنکه رودخانهها دارای شیبهای بستر مختلف بودهاند، بنابراین، مطالعه الگوی جریان سهبعدی در اینگونه از مجاری اهمیت بالایی دارد. هدف این مقاله بررسی مؤلفههای سرعت سهبعدی جریان در خمهای ملایم و تند 90 درجه با بستری شیبدار بوده است. آزمایشها در کانالی با نسبت شعاع انحنای مرکزی به عرض دو، چهار و شش انجام شده که اندازهگیری سرعت جریان با استفاده از سرعتسنج Vectrino که از پیشرفتهترین انواع سرعتسنجهاست، صورت گرفته است. نتایج نشان داد که به دلیل وجود مؤلفه وزن سیال آب در راستای شیب بستر، حداکثر سرعت طولی جریان در بخشهای ابتدایی خم برای خمهای ملایم در نزدیکی دیواره خارجی رخ میدهد، درحالیکه در بخشهای انتهایی به نزدیکی میانه عرض کانال منتقل میشود. در همه اعداد فرود و در همه قوسها نیمرخ عرضی سرعت به دولایه یکی نزدیک به دیواره خارجی قوس با میزان حداکثر سرعت و در لایه نزدیک به دیواره داخلی نیمرخ حداقل سرعت در فاصله 25 درصدی عرض کانال قابل تفکیک میباشد همچنین مشاهده شد با افزایش دوبرابری عدد فرود از مقدار 05/0 به 1/0 موقعیت بیشینه تنش برشی از محدوده تا زاویه 30 درجه، به محدوده تا زاویه 50 درجه مقطع و در نزدیکی دیواره خارجی امتداد یافته است. | ||
کلیدواژهها | ||
سرعت سه بعدی؛ الگوی جریان؛ سرعت سنج Vectrino؛ مطالعه آزمایشگاهی | ||
مراجع | ||
Abad, J. D., & Garcia, M. H. (2009). Experiments in a high‐amplitude Kinoshita meandering channel: 2. Implications of bend orientation on bed morphodynamics. Water Resources Research, 45(2), 2008WR007017. https://doi.org/10.1029/2008WR007017 Abhari, M. N., Ghodsian, M., Vaghefi, M., & Panahpur, N. (2010). Experimental and numerical simulation of flow in a 90 bend. Flow Measurement and Instrumentation, 21(3), 292–298. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0955598610000336 Akbari, M., & Vaghefi, M. (2017). Experimental investigation on streamlines in a 180° sharp bend. Acta Scientiarum - Technology, 39(4), 425–432. Scopus. https://doi.org/10.4025/actascitechnol.v39i4.29032 Anwar, H. O. (1986). Turbulent structure in a river bend. Journal of Hydraulic Engineering, 112(8), 657–669. https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/(ASCE)0733-9429(1986)112:8(657) Blanckaert, K. (2011). Hydrodynamic processes in sharp meander bends and their morphological implications: PROCESSES IN SHARP MEANDER BENDS. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 116(F1), n/a-n/a. https://doi.org/10.1029/2010JF001806 Blanckaert, K., & De Vriend, H. J. (2010). Meander dynamics: A nonlinear model without curvature restrictions for flow in open‐channel bends. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 115(F4), 2009JF001301. https://doi.org/10.1029/2009JF001301 Chooplou, A., & Vaghefi, M. (2019). Experimental study of the effect of displacement of vanes submerged at channel width on distribution of velocity and shear stress in a 180 degree bend. Journal of Applied Fluid Mechanics, 12(5), 1417–1428. https://www.jafmonline.net/article_847.html Deng, S., Xia, J., Zhou, M., Li, Z., Duan, G., Shen, J., & Blanckaert, K. (2021). Secondary Flow and Flow Redistribution in Two Sharp Bends on the Middle Yangtze River. Water Resources Research, 57(10). Scopus. https://doi.org/10.1029/2020WR028534 Elyasi, S., Eghbalzadeh, A., Vaghefi, M., & Javan, M. (2014).» Research Note «Numerical Study of the Effect of Ratio of Radius to Width on Flow Pattern in a 90 Degree Bend. Journal of Hydraulics, 9(1), 59–68. https://doi.org/10.30482/jhyd.2014.7915 Farag Boghdady, A., Tawfik Ahmed, M., El Sersawy, H., & Ghanem, A. (2023). Assessment of flow patterns and morphological changes in Nile river bends (Damietta branch). ISH Journal of Hydraulic Engineering, 29(1), 89–99. https://doi.org/10.1080/09715010.2021.1985640 Gleason, C. J. (2015). Hydraulic geometry of natural rivers: A review and future directions. Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 39(3), 337–360. https://doi.org/10.1177/0309133314567584 Hu, P., & Yu, M. (2023). Numerical Investigation of Bed Shear Stress and Roughness Coefficient Distribution in a Sharp Open Channel Bend. Journal of Applied Fluid Mechanics, 16(8), 1560–1573. https://www.jafmonline.net/article_2243.html Kassem, A. A., & Chaudhry, M. H. (2002). Numerical Modeling of Bed Evolution in Channel Bends. Journal of Hydraulic Engineering, 128(5), 507–514. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2002)128:5(507) Keevil, G. M., Peakall, J., & Best, J. L. (2007). The influence of scale, slope and channel geometry on the flow dynamics of submarine channels. Marine and Petroleum Geology, 24(6–9), 487–503. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2007.01.009 Knight, D. W., Omran, M., & Tang, X. (2007). Modeling Depth-Averaged Velocity and Boundary Shear in Trapezoidal Channels with Secondary Flows. Journal of Hydraulic Engineering, 133(1), 39–47. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2007)133:1(39) Koch, C., & Chanson, H. (2005). An experimental study of tidal bores and positive surges: Hydrodynamics and turbulence of the bore front. https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=29565abd73470b0a87b21399ced621cac863873f Lazzarin, T., & Viero, D. P. (2023). Curvature-induced secondary flow in 2D depth-averaged hydro-morphodynamic models: An assessment of different approaches and key factors. Advances in Water Resources, 171. Scopus. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2022.104355 Li, Q., Ma, L., Yu, M., Wu, D., & Gong, L. (2023). Numerical simulation of effect of outer bank slope types on the hydraulic characteristics in sharp bends. Shuikexue Jinzhan/Advances in Water Science, 34(4), 599–609. Scopus. https://doi.org/10.14042/j.cnki.32.1309.2023.04.012 Lin, J. T.-Y., Lacunza, E., Fernández, R., García, M. H., Rhoads, B. L., Best, J. L., LeRoy, J. Z., & Parker, G. (2024). Hydrodynamic processes of incipient meander chute cutoffs-implications for morphodynamics and depth-averaged modeling. Authorea Preprints. https://essopenarchive.org/doi/full/10.22541/essoar.172286675.52992591 Liu, X., Xia, J., Deng, S., Zhou, M., Mao, B., & Blanckaert, K. (2024). Hydrodynamic and Morphological Adaptation of Two Consecutive Sharp Bends of the Middle Yangtze River to Upstream Damming. Water Resources Research, 60(1). Scopus. https://doi.org/10.1029/2023WR034990 Mehraein, M., Ghodsian, M., & Najibi, S. A. (2014). Experimental investigation on the flow field around a spur dike in a 90° sharp bend. Proc. Int. Conf. Fluv. Hydraul., RIVER FLOW, 743–749. Scopus. https://doi.org/10.1201/b17133-101 Nortek, A. (2001). Monitoring sediment concentration with acoustic backscattering instruments. Nortek Technical Note, 3, 1–5. https://www.nortekgroup.com/assets/documents/Monitoring-sediment-concentration-with-acoustic-backscattering-instruments.pdf Pradhan, B., Pradhan, S., & Khatua, K. K. (2024). Experimental investigation of three-dimensional flow dynamics in a laboratory-scale meandering channel under subcritical flow condition. Ocean Engineering, 302, 117557. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0029801824008941 Qudsian, Massoud., Waghefi, Mohammad., & Panahpour, Nima. (2008). Laboratory investigation of flow pattern in 90 degree arc. Fourth National Congress of Civil Engineering. https://en. ivilica.com/doc/37656/ Safaripour, N., Vaghefi, M., & Mahmoudi, A. (2024). An experimental comparison of 3D velocity components around single and twin piers installed in a sharp bend under the influence of upstream implemented vanes. Applied Water Science, 14(5). Scopus. https://doi.org/10.1007/s13201-024-02177-4 Safarzadeh, A., & Salehi Neyshabouri, S. a. A. (2005). Hydrodynamic Study of Turbulent Flow Pattern in River Bend Using 3D Numerical Model. Iran-Water Resources Research, 1(3), 65–77. https://www.iwrr.ir/article_15169_en.html Salajgheh, A., Salehi Neishabouri, A., Ahmadi, H., Mahdavi, M., & Qudsian, M. (2005). An Experimental Investigation of Three Dimentional Flow Pattern In River Bend. Iranian Journal of Natural Resources, 58(2). https://ijnr.ut.ac.ir/article_25490_en.html Salehi, M., & Strom, K. (2011). Using velocimeter signal to noise ratio as a surrogate measure of suspended mud concentration. Continental Shelf Research, 31(9), 1020–1032. https://doi.org/10.1016/j.csr.2011.03.008 Shaheed, R., Mohammadian, A., & Yan, X. (2021). A review of numerical simulations of secondary flows in river bends. Water, 13(7), 884. https://www.mdpi.com/2073-4441/13/7/884 Shaker, E., & Kashefipour, M. (2015). Experimental Investigation on the Effect of Length and Angle of Groynes on Velocity and Shear Stress Distribution in a 90 Degree Bend. Irrigation Sciences and Engineering, 38(3), 1–12. https://doi.org/10.22055/jise.2015.11470 Sharma, A., Lakkaraju, R., & Atta, A. (2023). Influence of channel bend angle on the turbulent statistics in sharply bent channel flows. Physics of Fluids, 35(5). https://pubs.aip.org/aip/pof/article/35/5/055102/2887665 Smirnov, E., Panov, D., Ris, V., & Goryachev, V. (2020). Towards DES in CFD-based optimization: The case of a sharp U-bend with/without rotation. Journal of Mechanical Science and Technology, 34(4), 1557–1566. Scopus. https://doi.org/10.1007/s12206-020-0318-x Sozepor, A., Shafai, M., & Sheikh Rezazadeh Nikou, N. (2015). Experimental Investigation of the Effects of Height of Bed Roughness on Shear stress and the Strength of Vortex in a 90 Degree Sharp Rectangular Bend. Iranian Water Researches Journal, 9(1), 81–88. https://iwrj.sku.ac.ir/article_11035_en.html You, R., Liu, Z., Li, H., Tao, Z., & Shi, J. (2023). Experimental and numerical study of flow field structure in U-shaped channels with different bend sections. Physics of Fluids, 35(4). https://pubs.aip.org/aip/pof/article/35/4/045115/2883390 You, R., Tao, Z., Liu, Z., Shi, J., & Li, H. (2023). Experimental and numerical study of flow field structure in U-shaped channels with different bend sections. Physics of Fluids, 35. https://doi.org/10.1063/5.0142486 Wang, J., Chen, L., Zhang, W., & Chen, F. (2019). Experimental study of point bar erosion on a sand-bed sharp bend under sediment deficit conditions. Sedimentary Geology, 385, 15–25. Scopus. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2019.03.008 | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 57 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 37 |