۱۲۳۴۲پ
per
بررسی آزمایشگاهی جریان غلیظ برروی بسترهای زبر
/پیمان ورجاوند
: دانشکده کشاورزی
۱۴۲ص
چاپی
دکتری
در رشته سازه‌های آبی
۱۳۹۲/۱۰/۲۵
تبریز
رسوبگذاری مخازن یکی از مشکلات مهم در مدیریت منابع آب در دهه-های آینده می‌صباشد .استفاده پایدار از مخازن در امر مدیریت منابع آب مستلزم کنترل رسوبگذاری مخزن و حتی تخلیه رسوب مخزن می-باشد .جریان‌صهای غلیظ معمولا مهمترین فرآیند در انتقال رسوب و رسوبگذاری مخازن نازک و مرتفع می‌صباشند .در تحقیق حاضر با انجام ۱۶۲ آزمایش به بررسی آزمایشگاهی رفتار جریان غلیظ نمکی و جریان غلیظ رسوبی بر روی بستر زبر مصنوعی و همچنین بررسی نوسانات لحظه‌صای سرعت در جریان غلیظ نمکی و واکنش این جریان به بستر با تغییر ناگهانی زبری پرداخته شد .به منظور بررسی تاثیر زبری بر روی بدنه جریان غلیظ دو شکل زبری استوانه‌صای و مخروطی با سه ارتفاع مورد بررسی قرارگرفتند .پروفیل‌صهای قائم سرعت و غلظت در مقاطع مختلف جریان برداشت شدند .نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع زبری مقدار سرعت کاهش یافته و ضخامت بدنه جریان غلیظ افزایش می‌صیابد و همچنین مقدار ضریب اختلاط برای یک عدد ریچاردسون ثابت زیاد می‌صگردد .همچنین با بررسی پروفیل غلظت مشخص گردید که معادله رویز پروفیل غلظت را در ناحیه جدار با دقت بیشتری از ناحیه جت تخمین می‌صزند .در برخی از آزمایشات یک پدیده خاص مشاهده گردید که پروفیل‌صهای سرعت را تحت تاثیر قرار داد .این پدیده" برخاستگی "نامگذاری گردید .پدیده برخاستگی در جریان غلیظ نمکی در زبری‌صهای استوانه‌صای و مخروطی زمانی مشاهده گردید که در آنها عامل انسداد به ترتیب بیشتر از ۱۰ و ۱۴ باشد، در حالیکه این رفتار در جریان غلیظ رسوبی علاوه بر عدد فرود به زبری نسبی نیز وابسته است .واکنش هیدرولیکی جریان غلیظ بر روی بستر با تغییر زبری ناگهانی بدلیل تاثیر شناوری جریان مشابه جریان کانال‌صهای روباز نمی‌صباشد .به منظور بررسی این رفتار با برداشت پروفیل سرعت و غلظت در مقاطع مختلف بدنه جریان، زبری موثر بستر، تنش برشی کف و ضریب نیروی کششی تعیین شد .نتایج نشان داد که شناوری تاثیر زیادی بر روی زبری موثر و تنش برشی کف دارد بطوریکه با تغییر ناگهانی زبری بستر، زبری موثر و تنش برشی کف بصورت تدریجی تغییر می کند، بویژه در آزمایش هایی که پدیده برخاستگی مشاهده گردید .استفاده از قانون لگاریتمی سرعت در ناحیه جدار نشان داد که حداکثر فاصله-ای از کف که این قانون در آن بیشترین دقت را دارا می‌صباشد برای جریان غلیظ نمکی و رسوبی به ترتیب ۹۰ و ۷۵ فاصله سرعت حداکثر از کف است .نوسانات لحظه‌صای سرعت نقش مهمی در انتقال مواد رسوبی معلق دارا می‌صباشد .به منظور بررسی تاثیر زبری مصنوعی بر روی این نوسانات در جریان غلیظ نمکی، پروفیل سرعت با فرکانس برداشت اطلاعات ۰۳۵/۰ ثانیه برداشت گردید .نتایج نشان داد که افزایش ارتفاع زبری نسبی تاثیر چندانی بر روی نوسانات لحظه‌صای سرعت در ناحیه اختلاط بدنه جریان غلیظ ندارد و همچنین تحلیل نوسانات لحظه‌صای سرعت بر روی بسترهای زبر در ناحیه اختلاط نشان داد که شدت تلاطم در جهت جریان در مرز بین بدنه جریان غلیظ و سیال پیرامون برای زبری‌صهای استوانه‌صای و مخروطی بترتیب حدود ۴۸ و ۳۲ درصد سرعت برشی می‌صباشد
laden density currents, respectively. Instantaneous velocity fluctuations are very important in suspended sediment load transportation. To evaluate the effect of the artificial bed roughness on the fluctuations in saline density currents, velocity profiles were measured with an acoustic profiler velocity meter using data sampling frequency equal to 0.035s. The results show that increasing in relative roughness height has a little impact on instantaneous velocity fluctuations in the entrainment region of the body of current. Also results of the instantaneous velocity fluctuations profile on the rough bed show that turbulence intensity at the boundary of the ambient fluid and body of the current for cylindrical and conic roughness were 48 and 32 percent of shear velocity, respectively-channel flow. For investigate this behavior, velocity and concentration profiles were measured in different flow sections on the bed with sudden change roughness and effective roughness, bed shear stress and drag coefficient were calculated. Results showed that buoyancy has significant effect on the bed shear stress and effective roughness, as despite the sudden change in the bed roughness, these parameters have been changed gradually, especially when lifting phenomenon has been occurred. Using logarithmic velocity law showed that this law has the highest accuracy in the 90 and 75 percent of the maximum velocity distance from the bed for saline and sediment-laden density currents in addition to the Froude number is also dependents on the relative roughness. Because of buoyancy effect, hydraulic response to sudden change of bed roughness of density currents is different from open-laden and saline density currents on the bed with suddenly changing roughness were investigated. Conic and Cylindrical shapes roughness with three heights were used. Velocity and concentration profiles were measured. The results show that as the roughness height increases the velocity decreased and the density current body thickness also increased. Furthermore for a constant Gradient Richardson number by increasing roughness height, the coefficient of entrainment was also increased. By examining concentration profiles were determined the Rouse equation estimates concentration profiles in the wall with more accurate than jet region. In the some experiments a special behavior was seen which effects on the velocity profiles. This behavior was named Lifting phenomenon. This phenomenon was observed in saline density currents when blockage element is more than 10 and 14 for Cylindrical and Conic shapes, respectively. While this phenomenon in Sediment-laden and saline density currents. Also effects of artificial bed roughness on the instantaneous velocity fluctuations of saline density currents and hydraulic behavior of sediment-Reservoirs sedimentation is one of the most important problems in water resources management in the coming decade. Sustainable use of reservoirs in water resources management requires control of reservoir sedimentation and discharge reservoir sediment. Turbidity currents are often the main process for the transport and deposition of the sediments in narrow, alpine reservoirs. In this research, 162 experiments were performed to investigate artificial bed roughness effects on the sediment
ورجاوند، پیمان
حسین زاده دلیر، علی، استاد راهنما
قمشی، مهدی، استاد راهنما
فرسادی زاده، داود، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
