Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein AfzaliMehr,Esmaeel Landy
حسین افضلی مهر (استاد راهنما) اسماعیل لندی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Shaghayegh Attar
شقایق عطار

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Investigation of Gravel Bed Form Influence on Shear Stress and Velocity Distribution
Turbulent flow over an erodible bed is influenced by complex interaction of fluid, grain of sediment and bed forms. Dunes can form the majority of the deposits of alluvial rivers. They are developed in a wide range of textural materials from silt to gravel.These bed forms occur at discrete sites of the bed, although they commonly recur in periodic fashion and therefore can be considered as extension of channels. Their formation, destruction and stability are highly dependent on localized flow conditions and their presence, in turn, is known to play a crucial role in governing flow. They can affect the spatial and temporal distributions of local velocity and shear stress and as a result, local sediment traort rate. Understanding the feedback in this complex interaction among fluid flow, sediment flux, and bed morphology are at the head of studies of river engineering. No theory yet exist which can adequately predict the formation of dunes and their subsequence effects on the turbulent flow field. Since most previous investigations have been limited to sand dunes; this research investigates the effect of gravel dunes and the change of wavelength on flow structure. The experiments were conducted in a straight flume, 30m long, 1.5m wide and 0.5m deep with zero bed slope and maximum discharge of 200 lit/s in the Civil Engineering Hydraulics Laboratory at the University of Ottawa . Its side and bottom constructed of cement and the base constructed of aluminum. The flume recirculated water from a large underground reservoir through a series of pipes to the channel entrance where turbulence is dampened by a large setting basin. Approximately 1.6 ton gravel with the median diameter of 10mm was used to build the dunes. the primary advantage of utilizing fixed bed forms are that they allow detailed measurements of velocity without complication of both a migrating and changing bed form and the difficulty of flow measurement in the presence of sediment traort. However, measurements must be averaged over fairly long period of time to obtain accurate turbulence statistics and because bed forms migrate, the flow is typically not stationary over requisite averaging periods. Taking them into account, all trials made on laboratory setup with fixed 2D bed form. As it was mentioned above, the goal of this research is to investigate the wavelength effect on flow structure. To achieve this objective, 3 different sizes of wavelength accompanied a constant height; slip face angle and depth were studied in the test section. In total, 3 runs were selected. The bed dimensions were chosen on the basis of previous studies and existing empirical relationship for dune size. In all cases, 8 two-Dimensional gravel dunes, 0.08m high with a slip face angle of 28
اهمیت رودخانه ها در زندگی بشر برکسی پوشیده نیست. پیش بینی رفتار رودخانه ها در طول تاریخ بشر از آرزوهای آدمی بوده است. بر اساس آمار، رودخانه ها بیشترین خسارات جانی و مالی را در طول سال بر کشورها تحمیل می کنند. طغیان رودخانه ها سالیانه میلیون ها دلار به مزارع، باغ ها، خانه های مسکونی، تجهیزات و تاسیسات زیر بنایی کشورها آسیب می رساند. یکی از راه های شناسایی رفتار رودخانه ها، مطالعه و بررسی ساختار جریان و نحوه شکل گیری فرم های بستر در آن است. این دو، از مهمترین عوامل موثر در رفتار رودخانه ها بوده و در عین حال به شدت از یکدیگر تاثیر پذیر هستند. رایج ترین شکل بستر در رودخانه ها تلماسه ها هستند. این فرم از بستر نه تنها در رودخانه ها بلکه در دریاها و اقیانوس ها نیز یافت می شود. مطالعه پارامترهای جریان بر روی تلماسه ها در سال های اخیر مورد توجه قرارگرفته است. با توسعه ابزارهای دقیق در اندازه گیری پارامترهای هیدرولیکی جریان، پنجرة جدیدی در این شاخه از علم برآدمی باز شده است. هدف از تحقیق حاضر، تغییر در طول موج تلماسه و بررسی تاثیر این پارامتر بر ساختار جریان می باشد. بدین منظور، آزمایشات در سه قسمت جداگانه با تغییر در طول موج تلماسه ها و ثابت نگاه داشتن سایر پارامترهای قابل کنترل، انجام شد. طول موج تلماسه ها در سری اول تا سوم آزمایشات به ترتیب برابر با 6/1،26/1، 96/0متر انتخاب گردید. ارتفاع تلماسه ها و زاویه وجه پایین دست در تمامی آزمایشات ثابت و به ترتیب برابر با 08/0متر و 28 درجه بود. لازم به ذکر است که تلماسه ها توسط ذرات شن به قطر متوسط 10 میلیمتر در بستر کانال ساخته شدند. 6/1 تن شن برای ساختن تلماسه ها مورد استفاده قرار گرفت. اندازه گیری های سرعت نیز توسط دستگاه ADV با فرکانس200 هرتز انجام گرفت. مدت زمان اندازه گیری در هر نقطه 2 دقیقه انتخاب گردید که در نتیجه تعداد 24000 داده سرعت در هر نقطه ثبت گردید. با اندازه گیری 24 نیمرخ سرعت در سری اول، 19 نیمرخ سرعت در سری دوم و 15 نیمرخ سرعت در سری سوم، در کل آزمایشات بیش از 19 میلیون داده سرعت به دست آمد. کلیه داده ها توسط برنامه نوشته شده در نرم افزار MATLAB مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد، ناحیه برخاستگی که به دلیل وجود جدایی جریان در پایین دست قله به وجود می آید، در طول تلماسه گسترده شده است. همچنین توزیع تنش رینولدز در وجه بالادست تلماسه دارای روند افزایشی از کف تا ناحیه برخاستگی و روند کاهشی از بالای ناحیه برخاستگی تا سطح آب می باشد. با رسم نقشه قائم سرعت به صورت منحنی های هم سرعت نتیجه می-شود که خطوط جریان در نزدیکی بستر توسط شکل هندسی تلماسه کنترل می شوند. همچنین طول ناحیه برخاستگی و شدت اثر آن بر سرعت جریان با کاهش طول موج، محدود شده و تقلیل می یابد. انطباق محل وقوع مقادیر بیشینه تنش های رینولدز بر محل وقوع تغیر جهت دادن نیمرخ های سرعت در ناحیه برخاستگی، از جمله نتایج قابل توجه این تحقیق می باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی