بخشی از مقاله
چکیده
پدیده ای که در اثر عبور سیالات از اطراف موانع موجود در مسیر جریان ایجاد می شود، پدیده عمود بر جریان ناشی از همپوشانی گردابهای موانع است. وجود این امواج در کانالهای روباز که میتواند رودخانه یا کانال باشد، اثرات مخربی ماند وارد شدن نیرو بر جداره های مجرا و در نتیجه تخریب جداره های فرسایش پذیر همچنین فرسایش بستر را به همراه دارد، علاوه بر این نیروی ناشی از این امواج اثرات نوسانی به خود این موانع نیز داشته باشد مضاف بر آنکه این امواج در کانالها سبب بالا رفتن ارتفاع اب و در نتیجه بالا رفتن سطح اب از سطح ارتفاع ازاد کانال می گردد که خود مشکلات دیگری را ایجاد می نماید. در این تحقیق که جلوگیری از تشکیل امواج عمود بر جریان توسط صفحات صاف و مستغرق بررسی میشود در یک فلوم ازمایشگاهی بطول 6 متر و عرض 72 سانتی متر و ارتفاع 60 سانتی متر و با شیب 0/005 مدلسازی شده است. آزمایشها طی سه مرحله انجام گردید و صفحات صاف بصورت موازی و متوالی، یک ردیف در میان ، در هم و پراکنده در بین ردیفهای موانع قرار گرفتند.
با توجه به 30 آزمایش انجام گرفته، روند کلی مشاهدات در آزمایشها این چنین بود، نخست آنکه بیشترین کاهش دامنه نوسان امواج زمانی بود که 100 درصد مساحت کارگزاری موانع استوانه ای توسط صفحات صاف بصورت موازی و متوالی پوشانده شد که مقدار کاهش نوسان موج 100 درصد بود و کاملا موج عمود بر جریان در این مرحله از بین رفت. دوم آنکه پوشاندن 50 درصد مساحت کارگزاری موانع توسط صفحات صاف بصورت یک ردیف در میان، بین 80 تا 82 درصد موجب کاهش نوسان موج عمود گردید و بلاخره آنکه در حالت درهم که صفحات بصورت پراکنده در بین ردیفهای موانع قرار گرفتند، مقدار دامنه امواج بین 50 تا 52 درصد کاهش یافت. در پایان رابطه بین درصد کاهش نوسان امواج و درصد مساحت کارگزاری موانع در فلوم ارائه گردید.
کلید وازه ها : امواج عمود بر جریان، گردبهای موانع، دامنه نوسان امواج، صفحات صاف، آرایش موازی
-1 مقدمه
به هر اشفتگی در محیط که در فضا منتشر میشود و اغلب حامل انرژی است موج میگویند. وقتی صحبت از موج به میان می اید بلافاصله به یاد امواج خروشان دریا می افتیم که به طرف ساحل می ایند و خود را به صخره ها میکوبند ، این امواج مقادیر زیادی انرژی از دور دستهای دریا با خود می اورند. امواج پیوسته به طرف ساخل در حرکت هستند، لذا اب فقط در محل خود بالا و پایین یا عقب و جلو می رود. اما موج فقط به همین نوع خاص ختم نمیشود بلکه امواج مختلفی را می توان نام برد که در زندگی روزمره با ان مواجه می شویم به عنوان نمونه میتوان به حرکت برگهای درختان در اثر وزش باد، تکه سنگی که به داخل اب می افتد، امواج صوتی ، امواج الکترومغناطیسی و هزاران نمونه دیگر میتوان اشاره نمود . - 4 -
امواج به دو دسته تقسیم میشوند امواج سطحی اب و امواج درونی اب، که معمولا توسط باد تولید میشود و دوره تناوب بین 3 تا 25 ثانیه دارند و ویژگی های ظاهری اصلی مناطق ساحلی را شکل میدهند. امواج درونی بر اثر تنش های برشی بر سیال بوجود می ایند. شناخت این امواج و نیروهای ناشی از انها به منظورطراحی پروژه های ساحلی ضروری است. این امواج عوامل اصلی تعیین کننده هندسه سواحل بوده و در مسائلی همچون برنامه ریزی و طراحی لنگرگاهها، ابراهه ها، روشهای حفاظت سواحل،سازه های هیدرولیکی و همچنین سایر کارهای عمرانی و نظامی در سواحل نقش موثری دارند. تخمین شرایط امواج عمدتا در کلیه مطالعات مهندسی ساحل مورد نیاز است - . - 1
م وج عمود بر جریان از نوع امواج درونی بوده و پدیده ای هیدرودینامیکی است که در مجاری روباز در اثر عبور جریان سیالات از پیرامون موانعی که در مسیر جریان قرار گرفته اند ایجاد می شود. بر اثر وجود موانع موجود در مسیر جریان در مجاری روباز همچون اسکله و پایه های پل و پوشش گیاهی ، ورتکس ایجاد می شود. این ورتکس ها با یکدیگر همپوشانی میکنند و در نتیجه امواج عرضی بوجود می اید. امواج عرضی بوجود امده در مجاری روباز می تواند باعث فرسایش رودخانه ها و همچنین تخریب پایه های پل شود و خسارات زیادی از نظر اقتصادی و اجتماعی بوجود اورد. بنابراین تلاش بشر در جلوگیری از بوجو امدن این امواج عرضی مخرب، میتواند خسارات حاصل شده را کاهش دهد. در مجاری روباز موارد زیادی وجود دارد که یک جریان پایدار از مجموعه ای از موانع ثابت موجود در مسیر جریان عبور کند. در اثر برخورد سیال با این موانع در لبه بالادست موانع لایه مرزی شکل میگیرد و در لبه پایین دست موانع جداشدگی خطوط جریان رخ می دهد. بنابراین تشکیل لایه مرزی و جداشدگی خطوط میتواند ورتکس را ایجاد نماید. امواج عرضی بر اثر همپوشانی ورتکس ها صورت میگیرد - . - 3
-2 مواد و روشها
-1-2 ساخت موانع استوانه ای
برای انجام ازمایشها استوانه های چوبی به ارتفاع 35 سانتی متر و با قطر 25 میلیمتر و تعداد 100 عدد ساخته شد. این استوانه ها باید به گونه ای باشد که بتوان انها را بطور عمود در مسیر جریان نصب کرد. به همین منظور نصب این استوانه ها روی صفحات صاف پلکسی گلاس کف فلوم با استفاده از دستگاه دریل پایه دار و مته با ضخامت 4 میلی متر، مرکز قاعده استوانه ها از پایین و بصورت کاملا عمود بر سطح قاعده به اندازه 3 سانتی متر سوراخ شد و سپس جهت نصب استوانه های چوبی روی صفحان پلکسی گلاس از مفتولهای رزوه ای با قطر4 میلیمتر و طول 4 سانتیمتر استفاده شده و در انتها به منظور قرارگیری صفحات مشبک در بین موانع استوانه ای ، توسط دستگاه شیار زن 2 شیار سرتاسری در ارتفاع موانع به ابعاد 1*1 - سانتی متر - ایجاد گردید. در شکل - 1 - نمونه ای از موانع استوانه ای مورد استفاده نشان داده شده است. در قسمت بعد نحوه اماده سازی صفحات پلکسی گلاس که روی کف شیشه ای فلوم ازمایشگاهای قرار میگیرند بیان گردید.
-2-2 نصب موانع استوانه ای در مسیرجریان
در حدود 100عدد استوانه چوبی با قطر 25 میلیمتر بعنوان موانع استوانه ای در طول آزمایشها مورد استفاده قرارگرفتند. این موانع در 1 آرایش موازی نصب شد . فاصله موانع متوالی در هر ردیف با علامت T و فاصله بین ردیفهای موانع با علامت P نشان داده می شود . در شکل شماره - 2 - آرایشهای موازی و زیگزاگی موانع نشان داده شده است.
-2-2 ساخت صفحات صاف پلاستیکی
پس از ساخت استوانه های چوبی و صفحات پلاکسی گلاس، صفحات صاف در ابعاد زیر ساخته شد.به منظور قرار گیری صفحات در بین شیاراستوانه ها همچنین استحکام در مقابل جریان ، لبه های اطراف صفحات را صیقلی کرده و به اندازه شیار استوانه ها درست شد.
