مطالعه عددی و آزمایشگاهی الگوی جریان اطراف آبشکن های باز

امروزه محافظت از سواحل رودخانه ها و دریاها از اهمیت بالایی برخوردار است.

یکی از روش های متداول کنترل فرسایش و تثبیت کناره رودخانه ها استفاده از آبشکن ها می باشد. آبشکن ها از لحاظ آبگذری به دو نوع بسته و باز تقسیم می گردند. آبشکن باز که موضوع این پایان نامه است، عمدتاً از لوله های فلزی یا تیرک های چوبی، بتنی یا ساقه های بامبو ساخته می شود.

این نوع از آبشکن ها با تأثیر بر روی الگوی جریان، موجب هدایت آن به سمت مسیر اصلی و یا محل مناسبی که مانع تخریب دیواره ها شود، می گردند. علاوه بر این، عبور ذرات معلق از میان آبشکن زمینه ته نشینی رسوبات در مجاورت ساحل اصلی و توسعه و تثبیت طبیعی دیواره رودخانه را فراهم می کند.

در این پژوهش، الگوی جریان اطراف آبشکن های باز و عوامل تأثیرگذار بر آن با بهره گیری از دو مدل آزمایشگاهی و عددی با تغییر بازشدگی، طول و فاصله آبشکن ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. مدل-سازی آزمایشگاهی در کانالی به طول 5 متر، عرض 0 6 متر و ارتفاع 0 3 متر انجام شده است.

جهت بررسی بهتر پدیده، مدل عددی جریان در نرم افزار Flow-3D مطابق با مدل فیزیکی ایجاد شد. آبشکن-ها با بازشدگی 30، 50 و 70 درصد با طول های 100، 200 و 300 میلی متر در حالت های منفرد و دوتایی به فواصل 1، 5 1، 2 و 3 برابر طول آبشکن مدل سازی شده اند.

همچنین به منظور مقایسه آبشکن های بسته و باز، آبشکن های بسته نیز در مدل عددی شبیه سازی شدند. در کلیه مدل های عددی و فیزیکی دبی ورودی 5 لیتر بر ثانیه، عمق جریان برابر 90 میلی متر و سرعت متوسط جریان ورودی برابر 0925 0 متر بر ثانیه بوده است. مشاهدات آزمایشگاهی و عددی از بسیاری جهات با یکدیگر منطبق هستند. از نتایج به دست آمده می توان به خطوط جریان و مقدار سرعت در نواحی اطراف آبشکن ها و تنش برشی بستر حوالی آن ها اشاره کرد.

هم چنین مقدار بازشدگی، طول و فاصله مناسب برای عملکرد تثبیت ساحل رودخانه و ایجاد ساحل جدید مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شد که آبشکن های باز دوتایی با بازشدگی 50 درصد و نسبت طول آبشکن به عرض رودخانه برابر 17 0 و فاصله سه برابر نسبت به طول آبشکن برای تأمین اهداف فوق مناسب تر هستند.

استاد راهنما: دکتر سید تقی نائینی

سال انتشار: دی 1395