Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein AfzaliMehr,Esmaeel Landy
حسین افضلی مهر (استاد راهنما) اسماعیل لندی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ramin Baghbani
رامین باغبانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Effect of Bed Vegetation on Flow Structure with Favourable Pressure Gradient
One of the most raised issues during the turbulent structure is determined by the substrate and vegetation. Turbulence has an important role in mass exchange and momentum. However, engineers and researchers have a little attention to non-uniform flow structure in the presence of vegetation with uniform flow. From an application point of view, any natural channel has a uniform bed and most of them change in longitudinal and transverse directions. In this study, accelerating turbulent flows and some other parameters such as minimum, maximum and mean velocity profiles, turbulent intensity and reynolds shear stress distribution for different density of rigid bed and artificial grass coverage have been studied. The physical modeling experiments were done in a flume of 7 m long, 0.30 m wide and 0.36 m deep in the hydraulic laboratory of Isfahan University of technology with the use of artificial grass of 3cm height. In this research peg with a height of 4 cm has been used as a rigid bed and the accelerating flow was generated in a rectangular flume (slopes are -0.01 and -0.02) Flow velocity components were measured over cross sections throughout the flow using vectrino ADVs. The experiments have been done in 3 categories: no cover, artificial grass cover and rigid vegetated cover. Two runs have been done in both artificial grass cover and no cover experiments with the mentioned slopes. 6 other runs have been done in three different densities of pegs as a rigid bed. These densities are created by placing the pegs at 2 cm, 4 cm and 8 cm in transverse and longitudinal direction. Measurements were made at 3 cross sections along the flume with 3 profiles per each cross section.In this research ADV results are studied and indicated that the mean velocity profiles cannot show the characteristic of flow structures by own while the Japanese candlestick charts has a good preview of flow structure. Other advantages of this Japanese candlestick charts is a good ability to have a preview of minimum and maximal velocity profiles.Minimum and maximum velocity profiles also indicate that in the covered area, the positive and negative velocities are rising and they will continue up to the crest and after that the negative velocities will be decreased while the positive velocities going to rise. These profiles also can give good details of maximum stress and maximum turbulence intensity in the crest of grass canopy. Because of high roughness by increasing the density of the vegetation the mean velocities changes to lower value. change of velocity profile in the inner layer that applied with log low are low and when entrance into outer layer, velocity profiles are the same. The distributions of Reynolds stress and turbulence intensity are as the same as velocity profile. Keywords vegetation, accelerating turbulent flows, minimum and maximum velocity profiles, Reynolds stress
از جمله مسائل مطرح در جریان با پوشش گیاهی بستر شناسایی ساختار جریان آشفته می‌باشد. زیرا آشفتگی نقش مهمی در تبادل جرم و اندازه حرکت بازی می‌کند. گرچه ساختار جریان غیر یکنواخت در حضور پوشش گیاهی در مقایسه با جریان یکنواخت، کمتر مورد توجه مهندسین و محققین واقع شده است؛ از نقطه نظر کاربردی هیچ کانال طبیعی دارای بستر یکنواخت نبوده و اغلب به شکل‌های مختلف هندسه آن در جهت طولی و عرضی تغییر می‌کند. در این پژوهش ویژگی‌های جریان آشفته تند شونده (جریان با گرادیان فشار مطلوب) برای تراکم‌های مختلف پوشش صلب بستر و حضور پوشش چمن مصنوعی شامل نیمرخ های کمینه، بیشینه و متوسط سرعت، توزیع تنش برشی رینولدز و شدت‌های آشفته مورد مطالعه قرار گرفت. این مطالعه در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان در فلومی به طول 7 متر، عرض 30 سانتی متر و عمق 36 سانتی متر با بکار گیری چمن مصنوعی با ارتفاع 3 سانتی متر و میخ به عنوان پوشش گیاهی صلب با ارتفاع 5/4 سانتی متر تحت جریان غیر یکنواخت تند شونده با شیب‌های 01/0 - و 02/0 - صورت گرفت. در این پژوهش از دستگاه سرعت سنج ADV به منظور برداشت داده های آزمایشگاهی استفاده شد. آزمایش‌ها در قالب سه دسته شامل بدون پوشش، پوشش چمن مصنوعی و پوشش گیاهی صلب صورت گرفت. پوشش چمن مصنوعی و بدون پوشش هر کدام شامل دو سری آزمایش در شیب‌های بیان شده بودند. در پوشش گیاهی صلب برای مطالعه اثر تراکم، پوشش میخ‌هایی در فواصل 2 سانتی متر، 4 سانتی متر و 8 سانتی متر در راستای عرضی و طولی قرار داده شد که در مجموع با در نظر گرفتن اثر تغییر شیب 6 سری آزمایش صورت گرفت. تعداد مقاطع نمونه برداری در هر سری 3 مقطع و در هر مقطع 3 نیمرخ بودند. مطالعات نشان می‌دهد که نیمرخ متوسط سرعت نمی‌تواند به خوبی فعل و انفعالات موجود در ساختار جریان را به تصویر کشد. این در حالی است که بکار گیری نمودارهای شمعی ژاپنی برای پروفیل‌های سرعت توانست نمایشی مناسبی از وضعیت جریان ارائه دهد. از دیگر مزایای این نمودار دست یابی به نیمرخ بیشینه و کمینه سرعت است. نمایش نیمرخ ها ی کمینه و بیشینه سرعت می‌تواند در ک صحیحی از جریان را ارائه دهد. بررسی نیمرخ های کمینه و بیشینه نیز بیانگر آن است که در ناحیه داخل پوشش، سرعت‌های مثبت و سرعت‌های منفی رو به افزایش بوده و این افزایش تا تاج پوشش ادامه می‌یابد به نحوی که با عبور از تاج سرعت‌های منفی رو به کاهش اما سرعت‌های مثبت رو به افزایش است. نیمرخ ها ی کمینه و بیشینه قادر به تفسیر وقوع حداکثر تنش و حداکثر شدت آشفتگی در تاج پوشش می‌باشند. اثر تراکم پوشش نیز قابل ملاحظه می‌باشد. با افزایش تراکم ارتفاع ناحیه داخل پوشش گیاهی افزایش یافته و به دلیل ایجاد زبری بیشتر سرعت متوسط مقادیر کمتری را اختیار می‌کند. تغییر نیمرخ سرعت در ناحیه دوم که در آن قانون لگاریتمی بر قرار است رو به کاهش و با ورود به ناحیه سوم نیمرخ‌های سرعت بر هم منطبق می‌شوند. مقادیر تنش و شدت آشفتگی نیز از پروفیل سرعت پیروی می‌کنند. کلمات کلیدی : پوشش گیاهی، جریان تند شونده، نیمرخ کمینه و بیشینه سرعت، تنش رینولدز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی