مطالعۀ میدان جریان اطراف آبشکن تیغه‌ای و T شکل با تأکید بر تحلیل طیفی و پارامترهای آماری

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسنده

دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی تهران

10.22034/ceej.2018.8241

چکیده

در مقالۀ حاضر میدان جریان اطراف آبشکن­های تیغه­ای و T شکل با هدف مقایسۀ بین پارامترهای آماری و تحلیل طیفی در اطراف این آبشکن­ها انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که همبستگی خوبی بین روش­های به کار گرفته شده برای تعیین پدیده­های حاکم در اطراف آبشکن­ها وجود دارد. چرا که سرعت­های میانگین­گیری شرطی به همراه روش سهم پدیده­های چهارگانه پدیده­های چهارگانه نشان دهندۀ حاکمیت پدیده­های بیرون­رانی و جاروبی در نزدیک نوک آبشکن و در ناحیۀ لایۀ برشی شکل گرفته در اطراف آبشکن است. از سویی دیگر در نزدیک نوک آبشکن­های مورد مطالعه وجود پیک در طیف توانی نشان دهندۀ ریزش گردابه­ها از نوک آبشکن به سمت پایین­دست بوده و مقایسۀ بین مقدار پیک­ها نشان دهندۀ قدرت بیشتر این گردابه­ها در ناحیۀ نزدیک نوک آبشکن تیغه­ای نسبت به آبشکن T شکل است. بررسی ضرایب آماری (ضرایب چولگی و کورتوسیس) نیز نشان دهندۀ متفاوت بودن توزیع سرعت در نزدیک آبشکن­ها، نسبت به توزیع نرمال است. چنانچه بررسی ضرایب چولگی و کورتوسیس در نزدیک نوک آبشکن نشان دهندۀ حاکمیت بیشتر پدیدۀ بیرون­رانی در این ناحیه و قدرت بیشتر این پدیده در اطراف آبشکن تیغه­ای نسبت به آبشکن T شکل است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Flowfield Investigation around Straight and T-Shaped Spur Dikes Using Spectral Analysis and Stochastic Parameters

نویسنده [English]

  • Mojtaba Mehraein
Faculty of Engineering, Kharazmi University, Tehran
چکیده [English]

     Spur dikes are common river training structures. Spur dikes deviate approaching flow to the far bank. The scour formation around the spur dikes may be used to increase the habitants.
     Many researches such as Khosravi-Mashizi (2011) were done to find the effect of different effective parameters on scour hole dimensions around spur dikes. Previous researches showed that the scour hole dimensions decreases with spur dike submergence (Shariatzadeh, 2011). Previous researches on flow field around the spur dike may be categorized into two groups. The first group of researchers worked on mean flowfield and streamlines (Fazli, 2008). The researchers reported the formation of the upstream downflow and a horseshoe vortex around the spur dikes. The secondary flow has a main role in scour hole formation and the maximum strength of the secondary flow occurs near the upstream tip of the spur dike. In the second group of researches, the flowfield was investigated based on turbulent flow parameters (Dey and Barbhuiya, 2006). Researchers tried to investigate the relation between the scour and flow fields using turbulent parameters such as quadrant analysis, triple correlations and turbulent kinetic energy fluxes. The researchers showed that the ejection and sweep events have main role on sediment entrainment. According to the best knowledge of the authors, flow field investigation around the spur dike and the comparsion between the flow structures around the straight and T shaped spur dikes are in the preliminary stages. Hence, the authors tried to study and compare the flow structures around a straight and T shaped spur dike using spectral analysis, statistics parameters and conditional averaged velocity to find the effect of the turbulent parameters on scour process around the spur dikes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Turbulent flow
  • Straight spur dike
  • T-shaped spur dike
  • Statistical parameters
شریعت­زاده ی، "بررسی آزمایشگاهی الگوی جریان و آبشستگی پیرامون آبشکن T شکل جاذب و دافع، مستقر در قوس ‎90 درجه در حالت استغراق"، پایان­نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، 1390.
فضلی م، "مطالعه آزمایشگاهی آبشستگی در اطراف آبشکن کوتاه در قوس"، رسالۀ دکتری، دانشگاه تربیت مدرس، 1387.
مهرآیین م، قدسیان م، خسروی مشیزی م، " بررسی تأثیر استغراق آبشکن بر پارامترهای آشفتگی در اطراف آبشکن مستقر در قوس 90"، 16 (2)، 1395، 243-257.
مهرآیین م، قدسیان م، نوربخش م، "بررسی میدان جریان آشفته اطراف آبشکن  Tشکل مستغرق"، مجلۀ عمران مدرس، 15 (3)، 1394، 171-178.
Dey S, Barbhuiya AK, “Velocity and turbulent in a scour hole at a vertical-wall abutment”, Flow Measurements and Instrumentation, 2006, 17 (1), 13-21.
Duan JG, He L, Wang GQ, Fu XD, “Turbulent burst around experimental spur dike”, International Journal of Sediment Research, 2011, 26 (4), 471-486.
Kuhnle RA, Alonso CV, Jia YJ, “Flow around a submerged trapezoidal spur dike test case”, Journal of Hydraulic Engineering, 2008, 128 (12), 1087-1093.
Kuhnle RA, Alonso CV, “Flow near a model spur dike with a fixed scoured bed”, International Journal of Sediment Research, 2013, 28 (3), 349-357.
Duan JG., He L, Wang GQ, Fu XD, “Mean flow and turbulence around experimental spur dike”, Advances in Water Resources, 2009, 32 (12), 1717-1725.
Safarzadeh A, Salehi- Neyshabouri, SAA, Zarrati AR, “Experimental investigation on 3D turbulent flow around straight and T-Shaped groynes in a flatbed channel”, Journal of Hydraulic Engineering, 2016, 142 (8), DOI: 10.1061/ (ASCE) HY. 1943-7900. 0001144.
Leschziner MA, Rodi W, “Calculation of strongly curved open channel flow”, Journal of Hydraulic Division, 1979, 105 (10), 1297-1314.
Niell CR, “Guide to Bridge Hydraulics”, University of Toronto Press, CA, 1973.
Goring D, Nikora V, “Despiking acoustic Doppler velocimeter data”, Journal of Hydraulic Engineering, 2002, 128 (1), 117-126.
Yaeger MA, “Mean flow and turbulence around two series of experimental dikes”, Msc thesis, University of Arizona, US, 2009.
Nikora VI, Goring D, “ADV measurements of turbulence: can we improve their interpretation?”, Journal of Hydraulic Engineering, 1998, 124 (6), 630-634.