بررسی آثار زبری بستر بر پارامترهای آشفتگی جت‌های دیواره‌ای سه‌بعدی

نویسندگان
علی شجاعی‌زاده 1
مسعود قدسیان 1
سید علی‌اکبر صالحی‌نیشابوری 1
اکبر‌ صفرزاده 2
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه محقق اردبیلی
چکیده
چکیده- در این مقاله برای بررسی تأثیر زبری بستر بر پارامترهای آشفتگی، مانند تنش های رینولدز و شدت آشفتگی، الگوی جریان پیرامون جت دیواره ای بررسی آزمایشگاهی شده است. اندازه گیری ها با استفاده از سرعت سنج سه بعدی ADV انجام شده و از سری های زمانی سه مؤلفه سرعت برای تحلیل روند تغییرات پارامترهای آشفتگی استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش زبری بستر، شدت آشفتگی مؤلفه های u و w در فواصل طولی متناظر از جت افزایش یافته و برای یک زبری ثابت، شدت آشفتگی مؤلفه u از w بیشتر است. همچنین با افزایش فاصله از جت، تنش برشی بستر کاهش یافته و با افزایش زبری بستر، تنش برشی روند افزایشی دارد. محل وقوع بیشینه ی تنش برشی بستر با تغییر زبری ثابت می ماند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effects of Bed Roughness on Turbulent Characteristics of a Three-Dimensional Wall Jets

نویسندگان English

A. Shojaeizadeh 1
M. Ghodsian 1
A.A. Salehi Neyshaboori 1
A. Safarzadeh 2
1 Tarbiat Modares University
2 University of Mohaghegh Ardabili
چکیده English

Abstract:
In this paper the experimental study of the flow pattern around a round wall jet has been carried out to investigate the effect of the bed roughness on the turbulence characteristics, including Reynolds stress and turbulence intensities. Measurements were conducted using the three-dimensional velocimeter, ADV and time series of the velocity components are used to investigate the variation of the turbulent flow parameters along the measuring domain. The results showed that by increasing the bed roughness, the streamwise and vertical turbulence intensities increase by downstream distance and for a specific bed roughness the streamwise turbulence intensity is higher than the vertical one. Furthermore, by going downstream from the jet entrance the bed shear stress reduces and by increasing the bed roughness, the bed shear stress has an increasing trend along the jet centerline. Location of the maximum bed shear stress does not change by changing the bed roughness.

کلیدواژه‌ها English

Wall jet
Roughness
Turbulent characteristics
ADV
Shear stress
5- مراجع
[1]  Padmanabham, G., and Gowda, B. H. L. (1991). ‘‘Mean and turbulence characteristics of a class of three-dimensional wall jets-Part 1: Mean flow characteristics -Part 2. Turbulence characteristics.’ J. Fluids Eng., 113, 620–634.
[2]  Sforza, P. M., and Herbst, G. (1970). ‘‘A study of three-dimensional incompressible, turbulent wall jets.’’ AIAA J., 8(2), 276–283
[3]  Rajaratnam, N., and Pani, B. S. (1974). ‘‘Three-dimensional turbulent wall jets.’’ J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng., 100(1), 69–83.
[4]  Law,A.W.-K., and  Herlina, (2002) .”An experimental study on turbulent circular wall jets”, J. Hyd. Eng. 128 (2) 161–174.
[5]  Ead, S. A., and Rajaratnam, N. (2004). “Plane Turbulent Wall Jets on Rough Boundaries with Limited Tailwater.” J. Eng. Mech., 130(10), 1245–1250.
[6]  Rajaratnam, N. (1976). Turbulent jets, Elsevier Science, Amsterdam, The Netherlands.
[7]  Dey.S, and Sarkar.A, (2008). “Characteristics of Turbulent Flow in Submerged Jumps on Rough Beds” JOURNAL OF ENGINEERING MECH-ANICS 134(1)_49-59.
[8]  Newman.B.G, Patel.R.P, Savage.S.B, Tjio.H.K, (1972) “Three dimensional wall jet originating from a circular orifice”, Aeronaut. Quart. 23 188–200.
[9]  Davis,M..R. and Winarto,H.,(1980), “Jet diffusion from a circular nozzle above a solid plane”, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 101, pp.201-221
[10]             Eriksson J.G,Jahansson B. and Lofdhal L.,(1991),”Flow visulation and turbulence measurements in a three-dimensional plane turbulent wall jet” , First European Fluid Mechanics Conference, England
[11]             Abrahamsson, H., Johansson, B., and Lofdahl, L. (1997). ‘‘The turbulence field of a fully developed three-dimensional wall jet.’’ Internal Rep. No. 97/1, Department of Thermo and Fluid Dynamics, Chalmers Univ. of Technology, Go¨teborg, Sweden.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[12]             Maslov,V .P., Mineev, B.I., Secundov, A.N. and Vorobiev, A.N.,(2001), “An experimental study of three-dimensional wall jets” AIAA paper -0449
[13]             Dey, S and Raikar, R. (2007) “Characteristics of Loose Rough Boundary Streams at Near-Threshold”. JHE Vol. 133, Number 3
[14]             Law,A.W.-K., and  Herlina, (2002) .” Measurements of turbulent mass transport of a circular wall jet”, International Journal of Heat and Mass Transfer 45 , 4899–4905
[15]             Dey.S, and Barbhuiya.A.K, (2004). “Turbulent flow measurement by the ADV in the vicinity of a rectangular cross-section cylinder placed at a channel sidewall” Flow Measurement and Instrumentation 15, 221–237.
 
مهندسی عمران مدرس
دوره 13، شماره 2
فروردین و اردیبهشت 1392
صفحه 95-104