بررسی آزمایشگاهی اثر زبری جداره‌ی نهر مستطیلی بر فراسنج های هیدرولیکی جریان در قوس 90 درجه با نسبت شعاع به عرض2

مطالعه‌ی حاضر به منظور بررسی اثر زبری جداره‌ی نهر مستطیلی بر فراسنجهای هیدرولیکی جریان در قوس 90 درجه تند با نسبت شعاع انحنای خط مرکزی به عرض 2 انجام شد. آزمایشها به ازای سه زبری جداره‌ی 5/0، 2 و5 میلی متر در عدد فرود ثابت 17/0 انجام گرفت. در هر آزمایش، و در طول قوس، مولفه‌های سه بعدی سرعت جریان با استفاده از سرعت‌سنج jfe alec در 480 نقطه اندازه‌گیری شد. ترسیم بردارهای سرعت و الگوی جریان با استفاده از نرم‌افزارهای surfer و ttecplot انجام گرفت. نتایج نشان دادند که در لایه‌ی نزدیک سطح آب، خطوط جریان به سمت جداره‌ی بیرونی، و در لایه‌ی نزدیک کف، خطوط جریان به سوی جداره‌ی داخلی کشیده شده‌اند، که با افزایش زبری جداره، انحراف خطوط جریان افزایش یافته است. ناحیه‌ی پر سرعت در محدوده‌ی 30 تا 60 درجه بیشتر به سمت جداره‌ی داخلی، و در امتداد عمق توزیع شده است، که از موقعیت 60 درجه به بعد به سمت جداره‌ی خارجی کشیده می‌شود. هسته‌ی اصلی جریان ثانویه نزدیک جداره‌ی داخلی دیده شد که به ازای هر سه زبری جداره در ناحیه‌ی 60 درجه‌ی قوس شکل گرفت. افزایش زبری باعث به تاخیر افتادن استهلاک هسته‌ی جریان ثانویه در انتهای قوس گردیده است. افزایش زبری جداره باعث افزایش تنش برشی بستر در نواحی پر تنش شده است. همچنین، محدوده‌ی 70 تا 80 درجه‌ی قوس به عنوان ناحیه‌ی با بیشترین قدرت جریان ثانویه تعیین گردید. در یک مقطع عرضی، با افزایش زبری جداره‌ی نهر، قدرت جریان ثانویه کاهش یافته است.