پديد آورنده :
جعفري ساماني، اميرمسعود
عنوان :
معادلات عمومي تنش برشي جداره در كانالهاي باز با مقاطع ذوزنقهاي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
آب و سازه هاي هيدروليكي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده عمران
صفحه شمار :
شانزده، 130ص.: مصور، جدول، نمودار
يادداشت :
ص. ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
عبدالرضا كبيري ساماني
استاد مشاور :
محمدرضا چمني
توصيفگر ها :
تنش برشي مرزي , نگاشت هم ديس , جريان هاي زير شده , جريان هاي ثانويه , جريان هاي صاف
استاد داور :
اميراحمد دهقاني، محمد نويد مقيم
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/12/18
چكيده فارسي :
چكيده توزيع تنش برشي مرزي يكي از مه مترين مشخصههاي هيدروليكي جريان در كانالهاي باز است كه در مسائل مختلفي نظير انتقال آب انتقال رسوب فرسايش و ژئومورفولوژي رودخانه كاربرد دارد از اين رو شناخت و پيشبيني اين پارامتر يا سرعت برشي نظير آن گامي مؤثر جهت طر احي ايمن كانالهاست مطالعهي تحليلي اين پارامتر به دليل حضور جريان هاي ثانويه در مقطع جريان بسيار پيچيده و دشوار است در اين تحقيق با استفاده از دو روش تحليلي 5 GJM و 2 YLM و همچنين روش تجربي مبتني بر دادههاي آزمايشگاهي معتبر موجود در زمينهي تنش برشي مرزي به بررسي متوسط و توزيع اين پارامتر در جريانهاي صاف و زبرشدهي عبوري از مقاطع ذوزنقهاي پرداخته ميشود با مقايسهي نتايج اين سه روش با يكديگر و با دادههاي آزمايشگاهي ميتوان دريافت كه روش YLM به دليل خطي در نظر گرفتن تفكيككنندههاي نواحي كف و ديوارهي جريان و صرف نظر از اثرات جريانهاي ثانويه باعث بروز خطاي قابل مالحظهاي در توزيع و متوسط تنش برشي مرزي به ويژه در جريانهاي زبر ميشود بر همين اساس استفاده از ضرايب اصالحي تعريف شده براي متوسط و توزيع تنش برشي مرزي در جريانهاي صاف و زبر ضرورت دارد به همين دليل و با توجه به محدوديت داده هاي آزمايشگاهي موجود ضرايب اصالحي تجربي براي جريانهاي صاف و زبرشده با توزيع يكنواخت زبري مرز بهدست ميآيد كه با ضرب در متوسط و توزيع تنش برشي مرزي باعث بهبود نتايج ميشوند همچنين با مقايسهي نتايج روش GJM با رابطهي تجربي ميتوان دريافت كه هرچند اين روش علي رغم روش YLM اثرات جريانهاي ثانويه را در خود لحاظ ميكند ولي به دليل ماهي ت پيچيدهي توابع بهدست آمده براي ضرايب تودهاي تجربي استفاده از اين روش بسيار مشكل است از آنجاييكه اين روش شديدا تحت اثر رابطهي تجربي مبنا است استفاده از رابطهي مبنا به جاي روش فوق تحليل مسئله را سادهتر ميكند بنابراين توصيه ميشود به جاي استفاده از روش GJM از رابطهي تجربي در مقاطع ذوزنقهاي استفاده گردد در نهايت نمودارهايي مشابه نمودارهاي طر احي ل ين 9135 براي متوسط تنش برشي مرزي بيبعد شدهي كف و ديواره در جريانهاي صاف و زبرشده با توزيع يكنواخت زبري مرز ترسيم خواهند شد اين نمودارها براي اغلب زواياي شيب ديوارهي درگير در طر احيهاي مهندسي و عمل كاربرد دارند ضمن اينكه قادر به استفاده در تمامي شرايط جريان زيربحراني و فوقبحراني هستند و انطباق بسيار خوبي با دادههاي آزمايشگاهي دارند كلمات كليدي تنش برشي مرزي نگاشت همديس جريانهاي زبرشده جريانهاي ثانويه جريانهاي صاف 1 Gue and Julien Method 2 Yang and Lim Method
چكيده انگليسي :
Generalized equations for boundary shear stress in trapezoidal open channel flows Amir Massoud Jafari Samani am jafari@cv iut ac ir Date of submission Jan 15 2017 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisor Dr Abdorreza Kabiri Samani akabiri@cc iut ac ir Advisor Dr Mohammad R Chamani mchamani@cc iut ac ir AbstractFlow in an open channel exerts a longitudinal shear force on the wetted perimeter of the channelflow cross section resulting in the erosion of channel bed and side walls The boundary shearstress is one of the most common hydraulic aspect of flow in open channels which has to beapplied in practical applications such as water conveyance systems sediment transport andriver morphology studies Nevertheless determination of this parameter is complicated therebyanalytical models are not able to resolve such problem solely The influences of secondarycurrents cross sectional shape and non uniformity of bed and side walls roughness distributionaround the wetted perimeter make this problem much more complicated with several unknownsinvolved even for simple cases including straight and prismatic open channel flows Theinteraction of these factors makes the prediction of boundary shear stress as a very difficulttask In addition to the total boundary shear stress detaching of the bed and side wall shearstresses is a key focus of a number of studies on open channel flows To study a channelmigration or to prevent bank erosion the side wall shear stress has to be determined Whereas bed shear stress is almost applied for studying the bed form resistance and sediment transport In the present study mean and local distribution of boundary shear stresses in trapezoidal andrectangular open channels are investigated applying three different methods including i asemi analytical method namely Guo and Julien method GJM ii an empirical correlation based on nonlinear regression analysis on all the available and reliable experimental data to beapplied in GJM and iii an analytical method namely Yang and Lim method YLM To obtainthe delimitations of trapezoidal cross sections applying the GJM method the Schwarz Christoffel transformation is employed and a unique relation has been achieved for differentside walls slope of 15 to 80 degree Comparison of the present results with those ofexperimental data indicated that the YLM involves significant errors in determining the meanand local boundary shear stresses These are partly due to the fact that YLM considers a linearform for the delimitations regardless of the effects of secondary currents The obtained errorsare increased by increasing roughness of the boundaries Empirical correction factors areobtained to improve the mean and local boundary shear stress correlations for smooth and roughopen channel flows The present study applies lumped empirical coefficients to the derivedequations to consider the effects of secondary currents based on a trial and error procedure applying a multi variable functions of geometric parameters Results of the present semi analytical model agree well with the experimental data indicating that the present derivedequations are good tools to estimate the mean and local boundary distribution in smooth andrough trapezoidal open channel flows Finally plots of dimensionless mean boundary shearstresses in trapezoidal open channel flows of smooth or homogeneously roughened boundaries are presented to be applied with design engineers The derived semi empirical relations applyfor both sub and super critical flows in narrow to wide and shallow to deep trapezoidal openchannels Keywords Boundary shear stress conformal mapping rough boundary secondary currents smooth boundary
استاد راهنما :
عبدالرضا كبيري ساماني
استاد مشاور :
محمدرضا چمني
استاد داور :
اميراحمد دهقاني، محمد نويد مقيم
