• شماره ركورد
    34173
  • پديد آورنده

    محمد طيبان

  • عنوان
    برآورد ضريب درَگ در جريان غيريكنواخت با پوشش گياهي غيرمستغرق نيمه روييده روي بستر درشتدانه شني
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي عمران آب و سازه هاي هيدروليكي
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/07/15
  • استاد راهنما
    دكتر حسين افضلي مهر
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    عمران
  • چكيده
    پوشش گياهي بخش جدايي ناپذيري از رودخانهها و تالابهاي طبيعي ميباشد. گياهان موجود در كرانهها و بستر رودخانهها، علاوهبر اينكه يكي از منابع تغذيه و محل زندگي براي آبزيان ميباشند، باعث بهدام انداختن رسوبات معلق در آب و متعاقباً بهبود كيفيت آب ميشود. از نقطه نظري ديگر، پوشش گياهي موجود در آبراههها، تاثير قابل توجهي در افت انرژي، نيروي درَگ و مقاومت جريان دارد. با اين حال، مبحث پوشش گياهي در جريانهاي روباز، بهعلت پيچيدگي زياد، يكي از مسائلي ميباشد كه هنوز درك كاملي از آن وجود ندارد و نيازمند مطالعات گستردهتر ميباشد. پژوهش پيشِ رو، با هدف بررسي كمّي تاثير پوشش گياهي غيرمستغرق صُلب نيمهروييده در جريانهاي غيريكنواخت تندشونده بر مقاومت جريان، و همچنين، شناسايي الگوهاي جريان حول تودهي پوشش گياهي صورت گرفت. بهمنظور دستيابي به هدف فوق، ابتدا يك مدل فيزيكي براي شبيه سازي تودهي پوشش گياهي غيرمستغرق، صُلب و نيمهروييده، طراحي شد. سپس، اين مدل در يك فلوم آزمايشگاهي با بستر شني در معرض جريان قرار گرفت. در ادامه، مولفههاي سهبُعدي سرعت لحظهاي در نقاط مختلف فلوم با استفاده از تكنيك سرعت سنجي صوتي داپلر اندازهگيري شدند. نتايج بهدست آمده از مطالعه نشان ميدهند كه: • با توجه به تُنُك بودن و تراكم نسبي پايين تودهي پوشش گياهي در اين مطالعه، مشاهده شد كه در تمامي نقاط فلوم، توزيع سرعت متوسط زماني گرفته شده در لايهي دروني نزديك به بستر از يك الگوي لُگاريتمي تبعيت ميكند. • پس از نصب مدل پوشش گياهي در فلوم با بستر شني، مشاهده شد كه در نقاط خاصي از جريان، مقادير ضريب زبري مانينگ و ضريب درَگ، بهترتيب، تا 97 % و 350 % افزايش پيدا كردن د. • مرز ميان دو بخش شامل و فاقد پوشش گياهي، پوياترين ناحيه در ميدان جريان ميباشد . تضاد قابل توجه ميان مقادير سرعت در اين دو ناحيه، منجر به شكل گيري يك لايهي برشي قوي در اين ناحيه ميشود كه افزايش آشفتگي، شكلگيري گردابهها و انتقال مومنتُم را همراه دارد. ز • در لايهي برشي شكل گرفته در مرز ميان دو ناحيهي شامل و فاقد پوشش گياهي، بيشينه مقدار سرعت، در نزديكي بستر مشاهده ميشود و نيمرُخهاي تنش برشي رينولدز از يك شكل پيروي ميكنن د. جريان در اين ناحيه كاملاً سهبُعدي بوده و تبادل عرضي S الگوي مومِنتُم در اين ن احيه غال ب ميب اش د. ويژگيهاي مختص اين ن احيه تا لبهي فرار تودهي پوشش گياهي تشديد شده و پس از آن رفته رفته مستهلك ميشوند. • تغيير علامت مداوم مولفهي عرضي سرعت، و همچنين تغيير راستاي تبادل عرضي مومِنتُم با توجه به نيمرُخ تنش برشي رينولدز در طول ناحيهي بدون پوشش كانال، نشان ميدهد كه نيمهي بدون پوشش كانال را نميتوان در مدلسازيهاي هيدروليكي ايزوله نمود؛ چراكه، ديناميك آشفتگي در آن متاثر از پوشش گياهي و برش بهوجود آمده در مرز ميان دو ناحيه ميباشد. • جريان در لابهلاي تودهي پوشش گياهي، تا رسيدن به لبهي فرار توده، روند تندشونده ي خود را حفظ ميكند. اما در پاييندست بلافاصل توده، شاهد اُفت ناگهاني سرعت در راستاي جريان هستيم. جريان با حركت به سمت پاييندست دوباره الگوي تندشونده ي خود را بازيابي ميكند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/09/24
  • عنوان به انگليسي
    Estimation of Drag Coefficient in Non-Uniform Flow with Partially-Placed Emergent Vegetation Cover in Coarse-Bed Gravel
  • تاريخ بهره برداري
    10/7/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    محمد طيبان

  • چكيده به لاتين
    found along the banks an‎d in the flooding areas of watercourses, provides essential nutrients an‎d habitats for aquatic organisms, captures suspended sediments, an‎d ultimately enhances water quality. From another perspective, the drag force that vegetation applies to the flow has a significant impact on flow resistance in open-channel flows. Nevertheless, the role of vegetation in open-channel flows is not yet fully comprehended due to its inherent complexity, which calls for additional investigation. This study aims to quantify the impact of emergent, rigid, an‎d partially-spanning vegetation on flow resistance in non-uniform accelerating flows, as well as to identify the mean flow an‎d turbulence patterns surrounding such vegetation canopies. In order to achieve this objective, a physical model comprising cylindrical elements that replicate emergent, rigid, an‎d partially-spanning vegetation was subjected to flow in a laboratory flume with a gravel bed. Subsequently, three-dimensional, instantaneous, velocity components were at different points along the flume, by utilizing Acoustic Doppler Velocimetry (ADV) technique. Our results revealed that: • Observations from the current study, which utilized a sparse vegetation model, indicated that the inner layer of the streamwise time-averaged velocity profile consistently exhibited a logarithmic pattern at every point along the flume. • Introduction of the vegetation model to flume led to a 97% increase in Manningʹs roughness coefficient, an‎d 350% escalation in drag coefficient at particular points along the flume. • The interface between vegetated an‎d non-vegetated parts of the flow, was identified as the most dynamic region of the flow. The pronounced velocity gradient existing between these two regions resulted in the development of a robust shear layer, leading to increased turbulence, the generation of vortices, an‎d enhanced momentum transfer. • Inside the shear layer formed in the transition zone between vegetated an‎d non-vegetated parts of the channel, an‎d maximum value in the time-averaged streamwise velocity profile was recorded near bed, an‎d the Reynolds shear stress profiles exhibited an S-shaped pattern. Three-dimensionality of the flow was enhanced in this region, with lateral transfer of streamwise momentum being the primary influence. Unique features of this area escalated towards the trailing edge of the canopy an‎d gradually dampened in the downstream section. • The regular alteration in the direction of the lateral component of time-averaged velocity, coupled with the reversal of Reynolds shear stress in the non-vegetated section of the channel, indicates that this area cannot be isolated an‎d treated separately from the vegetated section in numerical models. This is due to the fact that the turbulence dynamics in this area are significantly impacted by the shear layer established at the interface between the vegetated an‎d non-vegetated regions. • The flow occurring between the cylinders preserves its accelerating properties until it reaches at the trailing edge of the canopy. Nevertheless, a sharp decline in flow velocity was detected just downstream of the canopy. Progressing further downstream, the flow regains its acceleration.
  • كليدواژه هاي فارسي
    پوشش گياهي , مقاومت جريان , سرعت سنجي صوتي داپلر , ضريب درگ , بستر زبر
  • كليدواژه هاي لاتين
    vegetated flow , Flow Resistance , Acoustic Doppler Velocitymetry , Drag Coefficient , Rough Beds
  • Author
    Mohammad Tayeban
  • SuperVisor
    Dr. Hossein Afzalimehr