مطالعه هیدرودینامیک لایه اختلاطی محاط بر یک ناحیه جدایی جریان کم عمق با استفاده از روش Spiv- بخش اول: ساختار جریان متوسط

لایه‌های اختلاطی یا برشی ساختارهای مهم هیدرودینامیکی هستند که در اغلب مسایل مهندسی هیدرولیک نقش مهمی در شکل‌گیری ساختار عمومی جریان داشته و علاوه بر آن پدیده‌هایی مانند انتقال رسوب، پخش آلودگی و تبادل مومنتم جریان‌های متوسط و آشفته را کاملاً تحت تاثیر قرار می‌دهند. در این تحقیق، یک ناحیه چرخشی با استفاده از نصب یک مانع جانبی در کانال شکل گرفته و الگوی جریان در امتداد لایه برشی محاط بر ناحیه چرخشی با استفاده از روش سرعت‌سنجی تصویری ذرات با فرکانس 37 هرتز و در موقعیت‌های مختلف اندازه‌گیری شده است. نتایج اندازه‌گیری‌های صورت گرفته نشان می‌دهد که پدیده تشابه پروفیل‌های سرعت بی بعد شده در طول لایه اختلاطی، بر خلاف لایه اختلاطی کلاسیک تنها در فاصله اندکی از شروع ناحیه چرخشی و همچنین در محدوده باز اتصال مجدد حاکم می‌باشد. روند تغییرات ضخامت لایه اختلاطی نشان از وجود رفتار دوگانه در طول میدان دارد، به نحوی که از شروع لایه اختلاطی تا فاصله 5/3 برابر طول مانع جانبی به سمت پایین‌دست، ضخامت لایه بصورت غیرخطی رشد کرده و در ادامه ضمن وقوع افزایش شدید در ضخامت لایه، تا محل اتصال مجدد، ضخامت لایه بصورت خطی افزایش می‌یابد. شکل‌گیری دو ناحیه چرخشی مجزا و اندرکنش شدید آنها، عامل اصلی پدیده‌های هیدرودینامیکی مزبور می‌باشند.