نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• محمدرضا مداحی ¹
• مجید رحیم پور ²

¹ دانشجوی دکتری، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

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

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 مدت‌زمان داده‌برداری برای تعیین پارامترهای هیدرولیکی بود تا موجب صرفه‌جویی در هزینه تهیه دستگاه‌ها و مدت‌زمان انجام آزمایش شود. بدین منظور، مشخصات سه‌بعدی و لحظه‌ای جریان زیربحرانی، با فرکانس‌های 200، 100، 25، 5 و Hz 1 و مدت‌زمان min  3 در کانالی با نسبت عرض به عمق جریان کوچک‌تر از 5 اندازه‌گیری 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 Hz 1 و مدت‌زمان داده‌برداری حداقل s 50 مناسب است. برای تعیین سرعت برشی به روش قانون لگاریتمی، کاهش فرکانس و مدت‌زمان داده‌برداری باعث ایجاد خطای حداکثر 13% می‌شود. برای اندازه‌گیری مؤلفه‌های آشفته جریان مانند شدت آشفتگی و تنش برشی رینولدز، فرکانس اندازه‌گیری تا Hz 25 مناسب است و حداقل مدت‌زمان داده‌برداری برای درصد خطای کمتر از 10% بین 50 تا s 70 است.

کلیدواژه‌ها

• نیمرخ سرعت
• سرعت برشی
• شدت آشفتگی
• تنش برشی رینولدز

موضوعات

• هیدرولیک و مهندسی رودخانه

عنوان مقاله [English]

Effect of Duration and Frequency of Acoustic Doppler Velocimetry Measurement on Calculation of Turbulent Flow Characteristics

نویسندگان [English]

• Mohammad Reza Maddahi ¹
• Majid Rahimpour ²

¹ PhD Scholar, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran

² Assoc. Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran

چکیده [English]

Acoustic Doppler velocimetry (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 was to determine the optimum measurement frequency and duration to save money and time. 3D instantaneous subcritical flocharacteristicsts are measured at 200, 100, 25, and 5Hz frequencies for a duration of 3 minutes, in a laboratory flume with an 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 in a 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 in an error of less than 10%.

کلیدواژه‌ها [English]

• Reynolds Shear Stress
• Shear Velocity
• Turbulence Intensity
• Velocity Profile