پایان نامه دکتری سازه های آبی:تعیین تنش برشی کف و دیواره در کانالهای مرکب با استفاده از روشهای اندازه حرکت و انرژی

دانلود پایان نامه دکتری سازه های آبی

با عنوان:تعیین تنش برشی کف و دیواره در کانالهای مرکب با استفاده از روشهای اندازه حرکت و انرژی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

پایان نامه دکتری سازه­ های آبی

عنوان:

تعیین تنش برشی کف و دیواره در کانالهای مرکب با استفاده از روشهای اندازه حرکت و انرژی

 

استاد راهنما:

دکتر منوچهر فتحی مقدم

اساتید مشاور:

دکتر سید حبیب موسوی جهرمی-دکتر محمود بینا

 

مهر 1391

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :فهرست مطالب عنوان                                                                                                                         صفحهفصل اول: مقدمه و تئوری                                                                                  
  • مقدمه                                                                                                         2
  • معادلات پایه                                                                                                4
  • تئوری لایه مرزی                                                                                           8
1-3-1- ضخامت لایه مرزی                                                                                   101-3-1-1-طبقه بندی علمی                                                                                   101-3-1-2-طبقه بندی مهندسی                                                                                121-4-توزیع تنش                                                                                                 161-5-تئوری تحقیق                                                                                              171-6-ساختار پایان نامه                                                                                           19فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته                                                                    2-1- مقدمه                                                                                                      222-2- روشهای مختلف اندازه گیری تنش برشی                                                             22-2-1- روش مستقیم                                                                                         232-2-2- روش غیر مستقیم                                                                                     282-2-2-1- روش مقاومت در برابر جریان                                                                  282-2-2-2- اندازه گیری پروفیل سرعت                                                                     292-2-2-3- استفاده از تنش رینولدز                                                                        302-2-2-4- روش انرژی متلاطم                                                                              302-2-2-5- روش لوله پرستون                                                                             312-2-2-6- روش مانع سطحی                                                                                322-2-2-7- روش نیم کره FST                                                                               332-2-2-8- روش قانون تنش مرتبه دوم                                                                     342-2-2-9- روش کاهش سرعت جریان                                                                     342-2-2-10- روش تبادل گرما                                                                                352-2-2-11- روش تغییر و انحلال مایع                                                                     362-2-2-12- روش قطب سنجی                                                                             372-3-بررسی گزارش های علمی در خصوص تعیین تنش برشی در مجاری روباز2-3-1-مطالعات انیشتین                                                                                       382-3-2-مطالعات لین                                                                                             392-3-3-مطالعات پرستون                                                                                       402-3-4-مطالعات ونونی و بروکس                                                                          412-3-5-مطالعات آیپن و درنکر                                                                                 412-3-6-مطالعات پاتل                                                                                         422-3-7-مطالعات رسته مهندسین ارتش آمریکا                                                               442-3-8-مطالعات ویلیامز                                                                                     452-3-9-مطالعات کارتا و لدسر                                                                                 452-3-10-مطالعات برترالد                                                                                     462-3-11-مطالعات نایت و همکاران                                                                          462-3-12-مطالعات نایت و پاتل                                                                               472-3-13-مطالعات کساب                                                                                      482-3-14-مطالعات ردز و نایت                                                                                 492-3-15-مطالعات بچرت                                                                                       502-3-16-مطالعات زاگارولا و اسمیت                                                                         502-3-17-مطالعات وو و راجاراتنام                                                                         502-3-18-مطالعات ردز و نیو                                                                                  512-3-19-مطالعات پراسد و منسن                                                                             512-3-20-مطالعات برلامنت و همکاران                                                                  522-3-21-کریشنپن و انگل                                                                                    522-3-22-مطالعات بایرون و همکاران                                                                       532-3-23-مطالعات یانگ و لیم                                                                                 542-3-24-مطالعات جئو و جولین                                                                             562-3-25-مطالعات لیم و یانگ                                                                                572-3-26-مطالعات چنگ و چو                                                                               592-3-27-مطالعات پاپ و همکاران                                                                           602-3-28-مطالعات تامسون و همکاران                                                                       612-3-29 مطالعات لشکرآرا و همکاران                                                                      612-3-30 مطالعات جاعل و همکاران                                                                          622-4-بررسی گزارش های علمی در خصوص تعیین تنش برشی در مجاری مرکب                   622-4-1- مطالعات نایت و حامد                                                                               642-4-2- مطالعات الخطیب و همکاران                                                                      652-4-3- مطالعات پاترا و کار                                                                               662-4-4- مطالعات هلمیو                                                                                       672-4-5- مطالعات افضلی مهر و همکاران                                                                   672-4-6- مطالعات خاتوا و پاترا                                                                               672-4-7- مطالعات رامشواران و همکاران                                                                   692-4-8- مطالعات یو و تان                                                                                   702-4-9- مطالعات مک ویلیامز و همکاران                                                                   702-4-10- مطالعات پلیتر و همکاران                                                                        702-4-11- مطالعات کاکورای و همکاران                                                                     712-4-12- مطالعات بیلگیل                                                                                  712-4-13- مطالعات ورماس و همکاران                                                                     722-4-14- مطالعات موهانتی و همکاران                                                                   73فصل سوم: مواد و روشها3-1- مقدمه                                                                                                                                   753-2- مدل فیزیکی مورد نیاز و انجام آزمایشات                                                                                753-2-1- فلوم آزمایشگاهی و سیستم ورود و خروج جریان                                                                753-2-1-1- ساخت و نصب فلوم لبه چاقویی                                                                                     783-3- تجهیزات اندازه­گیری                                                                                                             833-3-1-اندازه گیری سرعت جریان                                                                                                833-3- 2- اندازه گیری تنش برشی                                                                                                     833-3-2-1 لوله پرستون                                                                                                                    833-3-2-2- فلوم لبه چاقویی                                                                                                             853-3-3-وسایل اندازه گیری فشار                                                                                                     853-3-3-1-اندازه گیری فشار دینامیک                                                                                             853-3-3-2-اندازه­گیری فشار استاتیک                                                                                               873-3-4 اندازه­گیری دبی، تراز سطح آب و دمای آب                                                                         883-3-4-1 اندازه­گیری دبی                                                                                                              883-3-4-2 اندازه­گیری تراز سطح آب                                                                                               883-3-4-3 اندازه­­گیری دمای آب                                                                                                     893-3-5 اندازه­گیری نیرو                                                                                                                    893-3-5-1 اندازه­گیری بار دینامیک                                                                                                   893-4 آنالیز ابعادی                                                                                                                             913-4-1 آنالیز ابعادی تنش برشی جداره و کف در مجاری مستطیلی مرکب                                         923-5 ایجاد زبری به منظور بررسی نحوه توزیع تنش برشی مرزی                                                         953-5-1 توضیح در خصوص استفاده از سنباده در آزمایشات                                                               973-6 تشریح کلی هر سری از آزمایشات                                                                                            98فصل چهارم: نتایج و بحث4-1- مقدمه                                                                                                     1024-2 تنش برشی مرزی در بستر صاف                                                                       1054-2-1-اندازه گیری تنش برشی مرزی در بستر صاف به روش انرژی                                 1054-2-1-1 صحت سنجی نتایج                                                                               1084-2-1-2- مقایسه توزیع تنش مرزی تحقیق حاضر با محققین قبلی                                   1184-2-1-3 مقایسه نتایج حاصل از روش انرژی و مومنتوم برای بستر صاف                          1204-3 تنش برشی در بستر زبر                                                                                 1224-3-1 اندازه گیری تنش برشی در بستر با زبری 1 میلیمتر                                             1234-3-2 مقایسه نتایج حاصل از روش انرژی و مومنتوم برای بستر با زبری 1 میلیمتر                 1254-3-3 مقایسه نتایج حاصل از تنش برشی در بستر صاف و زبری بستر 1 میلیمتر به روش انرژی 1304-3-4 مقایسه نتایج حاصل از تنش برشی در بستر صاف و زبری بستر 1 میلیمتر به روش ومنتوم1334-4 اندازه گیری تنش برشی در بستر با زبری های 55/3 و 15/7 میلیمتر                             1354-5 مقایسه نتایج حاصل از محاسبه تنش برشی در بسترهای مختلف به روش انرژی               1364-6 مقایسه نتایج حاصل از محاسبه تنش برشی در بسترهای مختلف به روش مومنتوم            1384-7 بحث و نتیجه گیری                                                                                       1404-8- نوآوری                                                                                                146فصل پنجم: پیشنهادات5-1 مقدمه                                                                                                       1495-2 پیشنهادات                                                                                                 150منابع                                                                                                        153ضمیمه 1: جداول مقادیر پارامترهای مختلف هر یک از بسترها در هر یک از کلاسهای آزمایشیضمیمه 2: نمودارهای مربوط به بستر با زبری های 55/3 و 15/7 میلیمتر       فهرست مطالب عنوان                                                                                                                           صفحهفصل اول: مقدمه و تئوری                                                                                   شکل(1-1) پروفیل سرعت در جریان آشفته و منحنی تنش                                               3شکل (1-2) نیروهای موثر بر منشور سیال                                                                   5شکل (1-3) تبدیل لایه مرزی آرام به متلاطم                                                                  9شکل (1-4) نواحی موجود در جریان از دید تأثیر دیوار و بستر بر ساختار جریان(انیشتین،1942)   10شکل (1-5) طبقه بندی علمی ناحیه های جریان                                                                                                    12شکل (1-6) طبقه بندی مهندسی برای نواحی جریان                                                         13شکل (1-7) توزیع تنش برشی در مقطع کانال(لین، 1953)                                                14شکل(1-8) حداکثر نیروی کشش ایجاد شده روی بدنه و بستر کانال                                     15شکل(1-9) نسبت حداکثر تنش برشی ایجاد شده به در کف و بدنه کانال برای حالت خاص 15شکل (1-10) نحوه اثر جریانهای ثانویه بر توزیع تنش برشی جداره و کف در یک مجرای روباز مستقیم                                                                                                             16فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشتهشکل(2-1) انواع نیروهای وارد بر المان شناور                                                               24شکل(2-2) ساختار المان شناور سطحی استفاده شده توسط براون و چوبرت(1969) برای اندازه گیری تنش برشی                                                                                                          26شکل(2-3) وسیله مورد استفاده توسط فری و تامن                                                         27شکل(2-4) لوله ‌استنتون                                                                                         33شکل (2-5) ساختار حصار زیر لایه                                                                           33شکل (2-6) نواحی چند گانه تقسیم شعاع هیدرولیکی به روش انیشتین                                 38شکل(2-7) حداکثر نیروی مالشی در کف و دیواره پیشنهاد شده توسط لین                            40شکل(2-8) توزیع تنش برشی در آبراهه منحنی ذوزنقه ای                                                 42شکل (2-9)منحنی کالیبراسیون ارائه شده توسط پاتل                                                       44شکل(2-10) حداکثر تنش برشی بستر در انحنای آبراهه                                                     45شکل(2-11) منحنی کالیبراسیون ارائه شده توسط کساب جهت تعیین سرعت برشی در روش لوله پرستون                                                                                                     49شکل(2-12) توزیع تنش برشی به عنوان تابعی از سرعت زاویه‌ای فلوم                                 53شکل(2-13) نمادهای مورد استفاده در معادله یانگ و لیم                                                 56شکل (2-14)‌ لوله های دایره ای با بستر صاف                                                               59شکل(2-15) ساختار آنولار فلوم                                                                               60شکل (2-16) گردابه های بزرگ ایجاد شده در ناحیه انتقالی در کانال مرکب مستطیلی                 63شکل (2-17) ساختار منسجم گردابه­های بزرگ در لایه اختلاط با استفاده از تزریق رنگ در کانالهای مرکب                                                                                                               64شکل (2-18) نتایج تحقیقات نایت و دمیتریوس بر روی کانال مرکب مستطیلی                         68شکل(2-19) مقایسه نتایج خاتوا و پاترا با نتایج پاترا و کار                                                 69فصل سوم: مواد و روشهاشکل (3-1) نمای شماتیک و پلان فلوم آزمایشگاهی                                                       76شکل(3-2) نمای جانبی از فلوم به همراه تجهیزات ورودی و خروجی جریان                           78شکل(3-3) نمایی از بخش متحرک فلوم (بخش لبه چاقویی)                                               79شکل(3-4) نمایی از حسگر بار دینامیک                                                                      79شکل (3-5) نمای شماتیک مقطع حالت اول                                                                 80شکل (3-6) نمای شماتیک مقطع حالت دوم                                                                  81شکل (3-7) نمای شماتیک مقطع حالت سوم                                                                 81شکل (3-8) انجام آزمایشات در بستر زبر                                                                      82شکل(3-9) نمای شماتیک لوله پرستون                                                                       84شکل(3-10) نحوه قرارگیری لوله پرستون در کانال                                                         84شکل(3-11) سیستم مبدل اندازه­گیری نوسانات فشار                                                       86شکل(3-12) سیستم فشارسنج تفاضلی                                                                       87شکل (3-13) ارتفاع سنج سوزنی دیجیتال                                                                    89شکل (3-14) نمایی از حسگر بار دینامیک و نشانگر الکتریکی متصل به آن                             91شکل (3-15) نمای شماتیک مقطع مرکب                                                                                                                95شکل (3-16) رسوبات چسبانده شده بر روی فلوم                                                           97شکل (3-17) نمونه مصالح آماده شده جهت انجام آزمایشات                                             98فصل چهارم: نتایج و بحثشکل (4-1) تقسیم بندی کانال مرکب مستطیلی به اجزاء تشکیل دهنده آن                             104شکل (4-2) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای کف دشت سیلابی در بستر صاف       109شکل (4-3) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای کف دشت سیلابی در بستر صاف     109شکل (4-4) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای کانال اصلی در بستر صاف               110شکل (4-5) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای کانال اصلی در بستر صاف             110شکل (4-6) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای دیواره دشت سیلابی در بستر صاف   111شکل (4-7) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای دیواره دشت سیلابی در بستر صاف   111شکل (4-8) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای دیواره کانال اصلی در بستر صاف       112شکل (4-9) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای دیواره کانال اصلی در بستر صاف     112شکل (4-10) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای کل بخش سیلابی در بستر صاف    113شکل (4-11) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای کل بخش سیلابی در بستر صاف     113شکل (4-12) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای کل کانال اصلی در بستر صاف         114شکل (4-13) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای کل کانال اصلی در بستر صاف       114شکل (4-14) تغییرات درصد تنش برشی بخش میانی مجازی در برابر نسبت شکل در بستر صاف115شکل (4-15) تغییرات درصد تنش برشی بخش میانی مجازی در برابر نسبت عمق در بستر صاف 115شکل (4-16) تغییرات نسبت تنش در کف دشت سیلابی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر صاف         116شکل (4-17) تغییرات نسبت تنش در دیواره دشت سیلابی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر صاف       117شکل (4-18) تغییرات نسبت تنش در دیواره کانال اصلی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر صاف         117شکل (4-19) تغییرات نسبت تنش در کف کانال اصلی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر صاف           118شکل (4-20) مقایسه نتایج تحقیق حاضر با نتایج نایت و دمیتریوس                                                    119شکل (4-21) مقایسه نتایج تحقیق حاضر با نتایج خاتوا و پاترا                                                             119شکل(4-22) مقایسه روش مومنتم با روش پرستون برای کلاس 1 در بستر صاف                                 120شکل(4-23) مقایسه روش مومنتم با روش پرستون برای کلاس 2 در بستر صاف                                 121شکل(4-24) مقایسه روش مومنتم با روش پرستون برای کلاس 3 در بستر صاف                                 121شکل (4-25) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای کف دشت سیلابی در بستر با زبری 1 میلیمتر         124شکل (4-26) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای کف دشت سیلابی در بستر با زبری 1 میلیمتر       124شکل (4-27) تغییرات تنش برشی در برابر عمق نسبی برای کانال اصلی در بستر با زبری 1 میلیمتر                    125شکل (4-28) تغییرات تنش برشی در برابر نسبت شکل برای کانال اصلی در بستر با زبری 1 میلیمتر                125شکل(4-29) مقایسه روش مومنتم با روش پرستون برای کلاس 1 در بستر با زبری 1 میلیمتر                             126شکل(4-30) مقایسه روش مومنتم با روش پرستون برای کلاس 2 در بستر با زبری 1 میلیمتر                             126شکل(4-31) مقایسه روش مومنتم با روش پرستون برای کلاس 3 در بستر با زبری 1 میلیمتر                             127شکل (4-32) تغییرات نسبت تنش در کف دشت سیلابی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر با زبری 1 میلیمتر                                                                                                                                                        128شکل (4-33) تغییرات نسبت تنش در دیواره دشت سیلابی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر با زبری 1 میلیمتر                                                                                                                                                        128شکل (4-34) تغییرات نسبت تنش در کف کانال اصلی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر بازبری 1 میلیمتر                                                                                                                                            129شکل (4-35) تغییرات نسبت تنش در دیواره کانال اصلی به تنش کل در برابر نسبت شکل در بستر با زبری 1 میلیمتر                                                                                                                                                        129شکل (4-36) مقایسه تنش برشی در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در کلاس 1 در برابر عمق                 130شکل (4-37) مقایسه تنش برشی در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در کلاس 2 در برابر عمق                 130شکل (4-38) مقایسه تنش برشی در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در کلاس 3 در برابر عمق                 131شکل (4-39) مقایسه تنش برشی به روش انرژی در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در برابر نسبت شکل در کلاس 1                                                                                                                                              132شکل (4-40) مقایسه تنش برشی به روش انرژی در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در برابر نسبت شکلدر کلاس 2                                                                                                                                                             132شکل (4-41) مقایسه تنش برشی به روش انرژی در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در برابر نسبت شکل درکلاس 3                                                                                                                                                                   133شکل (4-42) مقایسه تنش برشی به روش مومنتوم در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در برابر نسبت شکل درکلاس 1                                                                                                                                                                     134شکل (4-43) مقایسه تنش برشی به روش مومنتوم در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در برابر نسبت شکل درکلاس 2                                                                                                                                                                                     134شکل (4-44) مقایسه تنش برشی به روش مومنتوم در بستر صاف و بستر با زبری 1 میلیمتر در برابر نسبت شکل درکلاس 3                                                                                                                                                                                       135شکل (4-45) تغییرات تنش برشی بروش انرژی در برابر نسبت شکل برای کلیه بسترها از نظر زبری مربوط به کلاس 1   136شکل (4-46) تغییرات تنش برشی بروش انرژی در برابر نسبت شکل برای کلیه بسترها از نظر زبری مربوط به کلاس 2   137شکل (4-47) تغییرات تنش برشی بروش انرژی در برابر نسبت شکل برای کلیه بسترها از نظر زبری مربوط به کلاس 3   137شکل (4-48) تغییرات تنش برشی بروش مومنتوم در برابر نسبت شکل برای کلیه بسترها از نظر زبری مربوط به کلاس 1 139شکل (4-49) تغییرات تنش برشی بروش مومنتوم در برابر نسبت شکل برای کلیه بسترها از نظر زبری مربوط به کلاس 2 139شکل (4-50) تغییرات تنش برشی بروش مومنتوم در برابر نسبت شکل برای کلیه بسترها از نظر زبری مربوط به کلاس 3 140        فصل اول مقدمه و تئوری     
  • مقدمه
 اطلاعات در خصوص طبیعت توزیع جریان در یک کانال ساده و مرکب نیازمند حل متغیرهای مسائل هیدرولیک رودخانه­ها و مسائل مهندسی نظیر مفهوم رابطه مقاومت جریان، مکانیسم انتقال رسوب، طراحی کانال پایدار، پوشش کانالها و ... می باشد.تعیین دقیق تنش برشی بستر و دیواره از دیدگاه تئوریک و همچنین از دیدگاه مسائل کاربردی نظیر نقش آن در مطالعات فرسایش و رسوبگذاری و طراحی پوشش­های حفاظتی از اهمیت خاصی برخوردار است. کانالهای مرکب شامل یک کانال اصلی عمیق و یک یا دو دشت سیلابی در اطراف آن می­باشند که بصورت نسبی عمق کمتری نسبت به کانال اصلی دارند. مطالعات هیدرولیکی بر روی این کانالها به دلیل تاثیر متقابل دشتهای سیلابی و کانال اصلی بمراتب پیچیده تر از کانالهای معمولی است.زمانیکه عمق جریان در یک کانال طبیعی از عمق مجاز کانال تجاوز می­کند، دشتهای سیلابی را که در مجاورت آن قرار دارند پوشانیده و بخشی از جریان در دشتهای سیلابی حمل می­گردد. بدلیل تفاوت شرایط هیدرولیکی بین دو مقطع (کانال اصلی و دشتهای سیلابی)، سرعت متوسط در کانال اصلی با دشتهای سیلابی متفاوت می گردد (سرعت متوسط در کانال اصلی بسیار بیشتر از سرعت در دشت سیلابی است). بنابراین جریان در کانال اصلی با شتاب بیشتری بر روی دشتهای سیلابی اعمال می­گردد. این فرایند باعث انتقال مومنتوم بین جریان در کانال اصلی و دشتهای سیلابی اطراف می­گردد. تاثیر متقابل فرایند مذکور وقتی که جریان برروی دشت سیلابی خیلی کم است، نمود بیشتری داشته و رفته رفته با افزایش عمق آب برروی دشت سیلابی، از میزان آن کاسته می­شود. عدم استنباط صحیح از این فرایند، باعث می­شود که در طراحی کانالهای پایدار میزان دبی واقعی بسیار بیشتر یا بسیار کمتر برآورد گردد.بر طبق مطالعات دفتر مهندسی عمران آمریکا[1]، هنگامیکه آب در کانال جریان می­یابد، نیرویی در جهت حرکت آب بر سطح بستر کانال اثر می­کند. این نیرو بطور ساده نیروی کشش آب بر روی محیط مرطوب است و نیروی مالشی[2] نام دارد. بر اساس تقسیم­بندی­های کلی، تنش برشی به دو دسته آرام و آشفته تقسیم بندی می­گردد. تنش برشی دیواره (تنش برشی در نزدیکی دیوار یا زیر لایه ورقه­ای) از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در بیرون از لایه آرام، تنش برشی آشفته حکمفرماست. یک لایه بینابینی هم وجود دارد که هردوی تنشهای آرام و آشفته در آن رخ می­دهد. در برخی از متون اشاره گردیده که میزان تنش برشی آشفته تا دهها هزار برابر تنش برشی آرام است. شکل (1-1) چگونگی توزیع پروفیل سرعت و توزیع تنش برشی آرام و آشفته را نشان می دهد. شکل(1-1): پروفیل سرعت در جریان آشفته و منحنی تنش یکی از مهمترین تفاوتهای ماهیت جریان در شرایط آزاد و تحت فشار در عوامل ایجاد جریان این دو شرایط است. در مجاری تحت فشار، عامل اصلی جریان اختلاف فشار بین دو مقطع از جریان است در حالیکه در مجاری روباز عامل اصلی جریان، نیروی ثقل می­باشد. در مجاری تحت فشار عمدتاً بدلیل آنکه نوع مقطع به هندسه دایروی نزدیک است، تنش برشی در تمام مقطع تقریباً برابر است در حالیکه در مجاری روباز بدلیل آنکه عموماً نوع مقطع از جنس مستطیلی یا ذوزنقه­ای است و با توجه به آنکه سطح جریان با اتمسفر آزاد در تماس است، عملاً در سطح جریان هیچ نوع تنش برشی وجود ندارد در حالیکه در جداره­ها و کف میزان تنش برشی بصورت معناداری وجود داشته و دارای توزیعی غیر یکنواخت است.متوسط تنش­های برشی کف و جداره­های کانالهای روباز ( اعم از ساده و مرکب) را می­توان با حل معادلات پیوستگی و مومنتم تعیین نمود. از طرفی مطالعات جریان در کانالهای روباز نشان داده است که تفکیک تنش برشی بستر از تنش­های برشی جداره از جایگاه مهمی برخوردار است. بطور مثال بمنظور تخمین میزان بار بستر می­باید تنش برشی بستر را از تنش برشی کل تفکیک نمود. بطور مشابه برای تخمین میزان فرسایش دیواره­های ساحلی و سیل­بندها بایستی از میزان تنش برشی جداره آگاهی داشت. 
  • معادلات پایه
جریان یکنواخت به جریانی گفته می­شود که در آن سرعت جریان در تمام مقطع یکسان می­باشد. بدین منظور باید در تمام طول مقطع، شکل و عمق جریان یکسان باشد. در چنین حالتی سطح آزاد سیال با کف موازی خواهد شد. برای بدست آوردن رابطه اصلی حرکت سیال در مجاری روباز، قسمتی از سیال را که به شکل منشوری بین دو مقطع AD و BC محدود است، بعنوان حجم مشخصه سیال در نظر گرفته می­شود.   شکل (1-2): نیروهای موثر بر منشور سیالنیروهایی که بر این حجم کنترل موثرند بشرح زیر می­باشند:الف: نیروهای فشاری و که بر طرفین حجم کنترل اثر می­کنند.ب: نیروی وزن که مولفه آن در جهت حرکت برابر است با:ج: نیروهای فشاری که بر کف و دیواره­های این حجم سیال موثرند و عمود بر جهت حرکت بوده و در این راستا مولفه­ای ندارند.د: نیروی مقاومت ناشی از لزجت سیال که بر کف و دیواره­های این حجم وارد می­شود که مقدار آن معادل: می باشد که P: محیط خیس شده، L: فاصله بین دو مقطع و : تنش برشی ناشی از لزجت می­باشد.با استفاده از اصل بقای مومنتوم داریم:(1-1)(1-2)که برای جریان یکنواخت ماندگار ترم دوم از معادلات فوق حذف گردیده و رابطه مومنتوم را می­توان بصورت زیر خلاصه نمود:(1-3) انتگرال سمت راست را برای حجم مشخصه نشان داده شده بصورت زیر می­توان نوشت: (1-4) بمنظور سادگی معمولاً انتگرال فوق را با استفاده از رابطه بوزینسک در کانالها بصورت زیر می نویسند:  (1-5) از طرفی بر طبق تعریف جریان یکنواخت داریم:  بنابراین مجموع نیروهای موثر وارد بر حجم کنترل برابر صفر می گردد و یا بعبارتی:(1-6) با توجه به برابری فشار در مقاطع 1 و 2، لذا نیروهای فشاری آن دو مقطع مساوی است؛ یعنی: با توجه به شیب عمومی کم مجرا، میتوان سینوس آن را برابر تانژانت آن و نهایتاً مساوی با شیب بستر در نظر گرفت؛ یعنی: (1-7) مقاومت اصطکاکی را نیز با توجه به رابطه می­توان به شکل زیر نوشت:(1-8)با تلفیق روابط فوق خواهیم داشت:(1-9)در جریانهای یکنواخت این نیرو همواره با مولفه موثر نیروی ثقل که در جهت حرکت سیال است، برابر می‌باشد. مقدار این نیرو را در واحد سطح مرطوب به نام واحد نیروی مالشی[3] می­نامند و رابطه آن بصورت زیر است:(1-10)[1]. U. S. Bureau of Reclamation
  1. Tractive Force
[3]. Unit Tractive Force***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه :216
قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود به شما نشان داده می شود

و به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09124404335        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید

2 پاسخ

بخش دیدگاه ها غیر فعال است.