بررسی آزمایشگاهی تاثیر انتقال بار بستر بر مقاومت جریان در بسترهای فرسایشی با شیب‌ تند

تعیین ضریب اصطکاک در بسترهای فرسایش‌پذیر اهمیت زیادی در طراحی کانال‌های آبرفتی دارد.در خصوص پارامترهای موثر بر ضریب اصطکاک در بسترهای غیر فرسایشی، تاکنون مطالعات گسترده ای صورت گرفته است. در این تحقیق با اجرای مدل آزمایشگاهی در بسترهای فرسایش‌پذیر، پارامترهای شیب بستر و میزان انتقال بار بستر بر ضریب اصطکاک بستر بررسی شده است. آزمایش‌ها در دبی‌های0.90 تا 4.75 لیتر در ثانیه و شیب‌های 2، 3 و 5 درصد روی بار بستر از ذرات غیر چسبندۀ‌ یکنواخت با دانه‌بندی‌ با قطرهای متوسط 1.7 و 3.29 میلی‌متر اجرا شده و عدد رینولدز برشی در محدودۀ 82 تا 343، عدد فرود حاصل از 0.93 تا 1.51 و دبی بی بعد انتقال بار بستر در محدودۀ 0.004 تا 0.311 به دست آمده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد بین شیب سه تا شیب پنج درصد، ضریب اصطکاک بستر و عدد رینولدز برشی به‌صورت قابل ملاحظه‌ای افزایش می یابد در حالی‌که بین شیب دو تا سه درصد این افزایش چندان قابل توجه نیست. با تحلیل نتایج آزمایشگاهی مشخص شده است با افزایش میزان انتقال بار‌‌ بستر، ضریب اصطکاک بدون حرکت بار بستر یا مقاومت اصطکاکی جریان (fc) کاهش و افت اصطکاک ناشی از حرکت بار بستر یا مقاومت حرکت بار بستر (fm) افزایش می‌یابد. به کمک آنالیز ابعادی، پارامترهای تاثیرگذار بر (fm) بررسی گردید و رابطه‌ای تجربی برای تعیین fm  ارائه و با نتایج آزمایشگاهی محققان پیشین صحت سنجی شد و نتایج قابل قبولی به دست آمد.

Experimental Study of the Effect of Bed Load Transport on the Flow Resistance in Steep Erodible Beds

Determining the friction coefficient in erodible beds plays an important role in the design of alluvial canals. In most of the previous studies, an impact of the hydraulic parameters on the friction coefficient has been studied for nonerodible bed conditions. In this research, by performing a laboratory model in the erodible substrates, the effects of the bed slope parameters and bed load transfer rate on the bed friction coefficient were investigated. The experiments were carried out in the discharge rate of 0.90 to 4.75 l/s and the slopes of 2, 3 and 5 percent on the uniform non cohesive particles with the grain diameter of 1.7 and 3.29 mm. The roughness Reynolds number was in the range of 82 to 343, Froude numbers of these currents in the range of 0.93 to 1.51, and nondimensional bed load transport rate was calculated in the range of 0.0040.311. The experimental results showed that between the slopes of 3% to 5%, the bed friction coefficient and the roughness Reynolds number of the erodible bed increased significantly, while in the slope range of 2% to 3%, no significant increase was observed. Analyzing experimental results showed that by increasing the bed transport rate, the frictional resistance of flow (fc) decreased and subsequently, the bed loading movement resistance (fm) increased. Applying dimensional analysis, the effective parameters on fm were determined and an empirical equation to determine fm was designed and results were validated by laboratory outputs obtained by former researchers. Validation results have been proved acceptable.