بررسی آزمایشگاهی اثر زبری کف بر تنش‌برشی و قدرت گردابه در قوس 90 درجه تند کانال مستطیلی

الگوی جریان در قوس‌ها به‌دلیل تغییر شرایط هیدرولیکی سبب فرایند فرسایش و رسوب‌گذاری می‌شود. در این مطالعه آزمایش‌هایی در قوس 90 درجه تند یک کانال مستطیلی با نسبت r/b=2 با عمق ثابت 17 سانتی‌متر در سه دبی 15، 25 و 35 لیتر در ثانیه با اعداد فرود 17/0، 28/0 و 4/0 انجام شد. در هر حالت، کف فلوم توسط ذراتی با دانه‌بندی یکنواخت، با سه زبری mm5/0، mm2 و mm5 زبر شد. نتایج نشان می‌دهد با افزایش زبری، تنش‌برشی کف افزایش یافته و موقعیت تنش‌برشی حداکثر در تمامی حالت‌ها از 10 تا 65 درجه، نزدیک دیوار داخلی و از 90 درجه به بعد نزدیک دیوار خارجی است. همچنین، تغییرات قدرت گردابه در طول کانال دارای یک حداکثر مطلق و یک حداکثر نسبی در موقعیت 50 درجه و 80 درجه است که افزایش زبری باعث می‌شود حداکثر مطلق در راس قوس (50 درجه) تشکیل شود. علاوه بر آن، نتایج نشان داد که شرایط هیدرولیکی بستر از نظر صاف و یا زبر بودن عامل موثر بر قدرت گردابه است. براساس تغییرات تنش‌برشی کف و قدرت گردابه، مقطع 80-90 درجه قوس نزدیک دیوار خارجی، به‌عنوان منطقه فرسایش‌پذیر تعیین شد.