تدقیق اثر جریان‌های ثانویه در توزیعِ عرضیِ میانگینِ عمقیِ سرعت در کانال مرکب

نوع مقاله: یادداشت فنی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی مشهد، ایران

2 دانشگاه آزاد مشهد، دانشکده مهندسی، گروه عمران

چکیده

حل تحلیلیِ توزیعِ عرضیِ میانگینِ عمقیِ سرعت در کانال مرکب، به روش شیونو و نایت موسوم است. فاکتور به اثر جریان‌های ثانویه در محاسبات اشاره دارد و در خصوص تدقیق آن، پژوهش‌های زیادی صورت گرفته که در تمامی آنها، این کمیت در عرضِ هر بخش از کانال مرکب، ثابت فرض شده است. در این پژوهش مقادیر دقیق بر اساس داده های SERC-FCF محاسبه و نشان داده شد که ثابت فرض کردن این عامل، نتایج را بطور تقریبی برآورد می-کند. رسیدن به دقت بالاتر با انتخاب مدلی با تابعی درجه سوم از نسبت به عرض کانال حاصل می‌شود. حل تحلیلی بر اساس این توابع ارائه گردید و نتایج توزیع سرعت و تنش برشی بستر بر اساس مدل پیشنهادی، در کنار نتایج روش‌ موجود با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه شد. مدل برآمده از این پژوهش، خطای نسبی میان مقادیر سرعت مشاهداتی و محاسباتی را نسبت به مدل رایجِ شیونو و نایت، از 9/1 درصد به 2/3 درصد کاهش داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An Accurate Model for Secondary Flow Effect on Lateral Distribution of Depth Averaged Velocity in Compound Channels

نویسندگان [English]

  • Seyed Mohammad Reza Alavi Moghaddam 1
  • Milad Bordbar 2
1 Civil Eng. Dep., Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashhad, Iran
2 Department of civil engineering, azad universty of iran, mashhad branch
چکیده [English]

An Accurate Model for Secondary Flow Effect on Lateral Distribution of Depth Averaged Velocity in Compound Channels





The analytical solution of the lateral distribution of depth averaged velocity in compound channels is known as the Shiono and Knight method (SKM). In comparison with 1-D methods (such as “Divided Channel Method”, “Coherence Method” and “Exchange Discharge Model”), SKM as a 2-D method enjoys the advantage of computing the distribution of local velocity across the channel. SKM uses three coefficients f, and  as the representatives of bed resistance, lateral viscosity and secondary currents, respectively. Obviously, accurate estimation of these parameters plays an important role on approaching to exact values. The estimation of f,  and  has been the subject of numerous researches, but all of them have assumed constant values for  in width of channel. This research is to shed more light on the secondary flow parameter and its accurate estimation effect on the results. As the first step, the exact experimental values for  were calculated based on SERC-FCF data, Series No. 2. Then the distribution of  across the channel was extracted for each sub-section. In opposition to current procedure of SKM calculation, the exact values of  showed that this parameter is not really constant and follows a distribution of almost third order of the lateral channel coordinate. In the next step, the best function of  for each experiment was calculated and the results of Shiono and Knight's analytical solution for velocity and shear stress, with and without using the suggested model for secondary flow effect, were compared with the observation data. The comparison certified a good agreement between the results of new model and the experimental data, especially in the border region between main channel and floodplain, where the current procedure on calculation of SKM does not work correctly. Comparison of relative errors between calculated and observed velocities showed that the suggested model was competent to reduce the average of errors from 9.1% to 2.3%.



Keywords: Compound Channel, Shiono and Knight Method, Secondary Flow, Depth Averaged Velocity, Bed Shear Stress

کلیدواژه‌ها [English]

  • Compound Channel
  • Shiono and Knight Method
  • Secondary Flow
  • Depth Averaged Velocity
  • Bed Shear Stress