رابطه فرکانس امواج عمود بر جریان در مجاری روباز با مشخصات جریان و موانع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری /سازه‌های آبی، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد /گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

بر اثر جریان سیالات پیرامون مجموعه‌ای از موانع استوانه‌ای که در مسیر جریان قرار گرفته‌اند و در نتیجه هم پوشانی لایه‌های برشی و ورتکس ناشی از جدایی خطوط جریان، امواج عمود بر جریان تشکیل می‌شود. امواج عمود بر جریان از نوع امواج نوسانی ایستا، عرضی و خطی هستند. در این تحقیق پدیده امواج عمود بر جریان در یک فلوم آزمایشگاهی بررسی شده است. موانع مسیر جریان، استوانه‌های چوبی به قطر 025/0 متر و ارتفاع 35/0 متر هستند که در کف فلوم آزمایشگاهی نصب شده‌اند. با تغییر دادن شرایط هیدرولیکی جریان، چهار نوع موج با خصوصیات متفاوت در فلوم آزمایشگاهی تشکیل می‌شود. در حالت تشدیدِ امواج، رابطه مستقیمی بین طول موج امواج و عرض فلوم آزمایشگاهی وجود دارد. در این تحقیق فرکانس امواج عمود بر جریان در آرایش‌های ردیفی و زیگزاگی موانع مقایسه شده است. همچنین با استفاده از آنالیز ابعادی و تجزیه و تحلیل آماری (نرم افزار SPSS)، دو رابطه برای تعیین فرکانسِ امواج حاصل از پدیده ارتعاش ناشی از ورتکس در مجاری روباز ارائه شده است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Relationship between Frequency of Transverse Waves and Characteristics of Flow and Obstacles in Open Channels

نویسندگان [English]

  • R Azizi 1
  • M Ghomeshi 2
1 Ph. D. Candidate, Dept. of Hydraulic Structures, Faculty of Water Science Engineering, Shahid Chamran University, Ahwaz, Iran
2 Professor, Dept. of Hydraulic Structures, Faculty of Water Science Engineering, Shahid Chamran University, Ahwaz, Iran
چکیده [English]

When the fluid flow passes through a cluster of rigid vertical cylinders, the overlap of shear layers and vortex resulted from the separation of the streamlines around each rod leads in the surface waves. These waves are categorized in three groups of standing oscillatory, transverse waves, and linear waves. The present study focused on this phenomenon based on laboratory tests in a rectangular flume. Wooden rods 0.35 meter in height and 0.025 meter in diameter are placed in the flow path screwed on the bottom of the laboratory flume. By changing the hydraulic conditions of the flow, four types of surface waves are observed across the laboratory flume. In the condition of wave resonance, there is a direct relationship between the wavelength and the width of laboratory flume. The current study compares the frequency of the waves for the in-line and staggered arrangements of rods. Moreover by using dimensional analysis and SPSS software, two equations are proposed for determination of frequency of free surface transverse wave generated by vortex shedding in open channels.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vortex
  • Transverse Wave
  • Wavelength
  • Frequency
  • Open Channels
انتظاری، ع. (1381)، "مکانیک سیالات"، انتشارات نوپردازان.
محمودیان شوشتری، م. (1387)، "اصول جریان در مجاری روباز" جلد دوم، انتشارات دانشگاه شهید چمران.
Blevins, R. D. (1977). Flow-induced Vibration, VNR, London, England.
Crasse. (1939) Sur un Phènomene dۥOscillation du Plan dۥeau Provoquè Part ۥÈcolement Autour dۥObsticales en forme de Piles du Pont, Coptes Rendus de Sèances de lۥAcademic de Sciences, . (in French).
Dean, G. D. and Dalrymple, R. A. (1984), “Water wave mechanics for engineers and scientific.” World scientific, London.
Falvey, H. T. (2003), Discussion of “Wave Generation in Open Channels by Vortex Shedding from Channel Obstructions.”  ASCE, 919.
Falvey, H. T. (1980), Bureau of Reclamation Experience with Flow-Induced Vibration, Practical Experiences with Flow Induced Vibrations, E. Naudascher and Rockwell, eds., Springer, New York.
Fitz-hugh, J. S. (1973) “Flow induced vibration in heat exchangers.” proc. UKAEA/NPL International Symposium on vibration problems in industry, Keswick, England, paper 427, pp. 1-17.
Ghomeshi, M., Mortazavi-Dorcheh, S.A. and Falconer, R. (2007), “Wave Formation by Vortex Shedding in Open Channel.” Cardiff Univ., Cardiff, UK.
Lienhard, J. H. (1966), “Synpsis of lift, drage and vortex frequency data for regid circular cylinders.” Washington State University, College of  Engineering, Research Division Bulletin 300.
Naudascher, E. and Rockwell, D. (1979) “Practical Experiences with Flow-Induced Vibrations.” Symposium Karlsruhe, University of  Karlsruhe, Germany.
Schuster, J. C. (1967), Canal Capacity Studies, Wave Formation by Bridge Piers, Hydraulics Branch Rep., HYD-485, U.S. Bureau of  Reclamation.
Zima, L. and Ackermann, N.L. (2002), “Wave Generation in Open Channels by Vortex Shedding from Channel Obstructions.” J. of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 128, No. 6.
Zukauskas, A., Ulinskas, R. and Katinas, V. (1988), Flow Dynamics and flow-Induced Vibrations of Tube Banks, Experimental and Applied Heat Transfer Guide Books.