بررسی روشی جهت تعیین توزیع تنش برشی در کانال های باز

نیاز انسان در جهت شناخت جریان و پارامترهای موثر بر آن و ارائه راهکارهای عملی و نزدیک به حقیقت در مدل نمودن خصوصیات هیدرولیکی جریان آب در کانال های مصنوعی و سازه های هیدرولیکی و جریان رودخانه ها، برای استفاده بهینه تر آشکار می باشد. تنش برشی یکی از مهمترین پارامترهای هیدرولیکی در اغلب مطالعات جریان در کانال های باز و مهندسی رودخانه می باشد. توزیع تنش برشی مرزی در پیش بینی مقاومت جریان ، انتقال رسوب و کاویتاسیون اهمیت دارد. شناخت توزیع تنش برشی در پیرامون کانالهای باز جهت کارهای مهندسی رودخانه برای پیش بینی مورفولوژی رودخانه، محافظت بستر رودخانه، سواحل رودخانه و سازه های کنترل سیلاب ضروری می باشد . مسئله توزیع تنش برشی بستر و دیواره های جانبی دارای اهمیت بسیاری می باشد. در این تحقیق تلاش شد با استفاده از تنش برشی نیوتنی و نحوه محاسبه آن و با استفاده از اندازه گیری سرعت، روشی سریع و با دقتی مناسب جهت محاسبه توزیع تنش برشی در جداره ها بدست آورده شود. با توجه به اینکه کارهای محققان پیشین در بدست آوردن تنش برشی جداره اغلب روش هایی هندسی بوده و زمان زیادی جهت بدست آوردن تنش با دقت مناسب می برد و اکثرا نیز روشها برای مقاطع خاصی می باشد که در مقاطع دیگر نتایج خوبی ارائه نمی کند، در این تحقیق به دنبال روشی از نظر زمانی سریعتر و با دقت مناسب جهت بدست آوردن توزیع تنش برشی در جداره ها هستیم. برای این کار از کارهای آزمایشگاهی محققان دیگر و مدل سازی عددی جهت توسعه روش استفاده شد. جهت توسعه مدل از نرم افزار فلوئنت که یکی از نرم افزارها جهت مدل کردن جریان می باشد استفاده شد. دو مقطع معمول در کانال ها، مقطع مستطیلی و مثلثی در این تحقیق استفاده گردید. جهت مقطع مستطیلی از b/h های 8 ، 4 ، 1و 0.5 استفاده شد و مقاطع مثلثی انتخاب شده دو مقطع با زوایای 60 و90 درجه بودند. با استفاده از کارهای آزمایشگاهی و مدل سازی عددی مقدار سرعت و تنش برشی جداره در مقاطع مختلف را بدست آورده و سپس در فواصل مختلف از جداره ها تنش برشی حاصل از مدل محاسبه و توزیع تنش برشی بدست آمده را با توزیع تنش برشی واقعی حاصل از کارهای عددی و آزمایشگاهی در حالت بی بعد مقایسه و مقدار خطا را برای آن بدست آوردیم. توزیع تنش های بدست آمده از این مدل بررسی و بهترین موقعیت ها جهت برداشت سرعت برای بدست آوردن توزیعی با کمترین خطا پیشنهاد گردید.