بررسي آزمايشگاهي تاثير ديوارهاي مياني غيرمستغرق در ناحيه جدايي آب در قوس‌هاي تند كانال‌هاي باز

Effect of Non Submerged Vanes on Separation Zone at Strongly-curved Channel Bends, a Laboratory Scale Study

وجود انحنا در مسير كانال از جمله مسايلي است كه همواره در سيستم‌هاي انتقال آب اتفاق مي‌افتد. در اين مقاله به بررسي يكي از آثار سو وجود انحنا در كانال كه موجب پديده جدايي آب از ديوار كناري مي‌شود، پرداخته ‌شد. در اين تحقيق ابتدا با بررسي مطالعات پيشين، فلوم آزمايشگاهي طراحي و ساخته شد و در آن هندسه انحنا، به‌صورت تند انتخاب گرديد. سپس با انجام آزمايش‌هاي فراوان، صحت سنجي مدل آزمايشگاهي و كنترل همگني داده‌ها و عدم وجود خطاهاي سيستماتيك مورد ارزيابي قرار گرفت. همچنين پس از ساخت مدل، تاثير انحنا در الگوي جريان بعد از قوس نيز مورد بررسي قرار گرفت. همچنين براي اولين بار، تاثير ديوارهاي غير مستغرق مياني در الگوي جريان دخالت داده شد. تحقيقات آزمايشگاهي براي سه انحناي تند كه در آن نسبت شعاع انحنا به عرض كانال 5/1 و زاويه انحنا 30،60 و 90 درجه بود، انجام شد. نتايج تحقيقات نشان داد كه در تمام حالات چه با حضور ديوارهاي مياني و چه بدون تاثير ديوارهاي مياني، بيشترين اثر جداشدگي جريان در ديوار بلافاصله بعد از قوس بود. همچنين در تمامي حالات در فاصله‌اي به اندازه عرض كانال بعد از قوس، جدايي جريان مشاهده گرديد. در صورت وجود ديوارهاي غير مستغرق مياني و جداسازي جريان، پديده جدايي تخفيف يافته و به‌خصوص در قوس با انحناي 90 درجه ميزان كاهش آثار جدايي قابل ملاحظه خواهد بود.

Bends along open channels always pose difficulties for water transfer systems. One undesirable effect of bends in such channels, i.e. separation of water from inner banks, was studied. For the purposes of this study, the literature on the subject was first reviewed, and a strongly-curved open channel was designed and constructed on the laboratory scale. Several tests were performed to evaluate the accuracy of the lab model, data homogeneity, and systematic errors. The model was then calibrated and the influence of curvature on flow pattern past the curve was investigated. Also, for the first time, the influence of separation walls on flow pattern was investigated. Experimental results on three strongly-curved open channels with a curvature radius to channel width ratio of 1.5 and curvature angles of 30°, 60°, and 90° showed that, in all the cases studied, the effect of flow separation could be observed immediately after the curve. In addition, the greatest effect of flow separation was seen at a distance equal to channel width from the bend end. In the presence of middle walls and flow separation, the effect of water separation reduced at the bend, especially for a curvature of 90°.