تأثیر مدت‌زمان و فرکانس اندازه‌گیری سرعت‌سنج صوتی بر محاسبه مشخصات آشفته جریان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

10.22034/jewe.2021.299503.1610

چکیده

دستگاه سرعت‌سنج صوتی یکی از مناسب‌ترین دستگاه‌ها برای اندازه‌گیری مشخصات جریان است. تعیین مدت‌زمان و فرکانس مناسب برداشت داده به‌نحوی‌که پارامترهای مختلف با کمترین درصد خطا محاسبه شوند، اهمیت بالایی دارد. هدف این پژوهش تعیین حداقل فرکانس و مدت زمان داده برداری برای تعیین پارامترهای هیدرولیکی است تا موجب صرفه جویی در هزینه تهیه دستگاه ها و مدت زمان انجام آزمایش شود. بدین منظور، مشخصات سه‌بعدی و لحظه‌ای جریان زیر بحرانی، با فرکانس‌های 200، 100، 25، 5 و 1 هرتز و مدت‌زمان سه دقیقه در کانالی با نسبت عرض به عمق جریان کوچک تر از 5 اندازه گیری و مقادیر متوسط سرعت‌های طولی، عرضی، عمودی، تنش برشی، شدت آشفتگی و تنش برشی رینولدز محاسبه شد. نتایج نشان داد کاهش درصد خطا مستقل از تعداد داده‌های برداشت‌شده است و وابستگی آن به مدت‌زمان و فرکانس برداشت داده است. برای اندازه‌گیری مقادیر متوسط سرعت، دستگاه‌های با فرکانس 1 هرتز و مدت‌زمان داده‌برداری حداقل 50 ثانیه مناسب است. برای تعیین سرعت برشی به روش قانون لگاریتمی، کاهش فرکانس و مدت‌زمان داده‌برداری باعث ایجاد خطای حداکثر 13% می شود. برای اندازه‌گیری مؤلفه های آشفته جریان مانند شدت آشفتگی و تنش برشی رینولدز، فرکانس اندازه‌گیری تا 25 هرتز مناسب است و حداقل مدت‌زمان داده‌برداری برای درصد خطای کمتر از 10% بین 50 تا 70 ثانیه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of ADV measurement frequency and duration on calculation of turbulent flow characteristics

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Maddahi 1
  • Majid Rahimpour 2
1 Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
2 Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

ADV is one of the most suitable devices for measuring flow characteristics. Determination of measurement frequency and duration, in a way that the results are calculated with the lowest error, is very important. The goal of this study is to determine the optimum measurement frequency and duration to save money and time. 3D instantaneous subcritical flow characterists are measured at 200, 100, 25 and 5Hz frequencies in a duration of 3 minutes, in a laboratory flume with aspect ratio of less than 5. Then, 3D averaged velocities, shear velocity, turbulence intensity and Reynolds shear stress are calculated. Results show that the reduction of error is independent of the number of measured data and its dependence is on the data collection duration and frequency. For measurements of 3D averaged velocity components, the appropriate measurement frequency and duration are 1Hz and 50 seconds, respectively. To determine the shear velocity, using logarithmic law, reducing the frequency and duration, results maximum error of 13%. For calculation of turbulence flow characteristics, like turbulence intensity and Reynolds shear stress, the measurement frequency and duration of up to 25Hz and 50-70sec, respectively, results the error of less than 10%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Velocity profile
  • Shear velocity
  • Turbulence Intensity
  • Reynolds shear stress

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 10 شهریور 1400
  • تاریخ دریافت: 21 مرداد 1400
  • تاریخ بازنگری: 08 شهریور 1400
  • تاریخ پذیرش: 10 شهریور 1400