Determination of Dynamic Force of Flow in Open Channel on the Cylinder with Different Cross Sections

Abstract

บทความนี้มีวัตถุประสงค์ในการนำเสนอวิธีการในการหาแรงพลวัตรที่เกิดขึ้นจริงจากการไหลในทางน้ำเปิดที่กระทำต่อวัตถุรูปทรงกระบอกที่มีหน้าตัดต่างๆ กัน ในการศึกษาได้มีการจำลองสภาพการไหลในทางน้ำเปิดให้มีการไหลผ่านวัตถุรูปทรงกระบอกที่ตั้งอยู่ในแนวดิ่งจำนวน 4 หน้าตัด ได้แก่ สี่เหลี่ยมจัตุรัส, สี่เหลี่ยมคางหมู, สามเหลี่ยมด้านเท่า และวงกลม ซึ่งแต่ละรูปตัดจะมีพื้นที่ทาบในแนวตั้งฉากกับการไหลเท่ากัน โดยได้ทำการศึกษาในสภาพการไหลที่มีค่าตัวเลขเรย์โนลด์ (R_e) อยู่ในช่วง 50,000 ถึง 210,000  สำหรับแรงพลวัตรจากการไหลของน้ำที่เกิดขึ้นจริงกับวัตถุรูปทรงกระบอกในแต่ละหน้าตัดจะสามารถหาค่าได้โดยใช้หลักการสมดุลของโมเมนต์ที่เกิดขึ้นกับวัตถุรูปทรงกระบอก ซึ่งสามารถนำค่าแรงพลวัตรที่เกิดขึ้นจริงไปแสดงความสัมพันธ์กับค่าแรงพลวัตรที่คำนวณได้ในทางทฤษฎีในรูปของค่าสัมประสิทธิ์ของแรงพลวัตร จากผลการศึกษาพบว่าแรงพลวัตรจากการไหลจะแปรผันตรงกับตัวเลขเรย์โนลด์ สำหรับค่าสัมประสิทธิ์ของแรงพลวัตรที่หาค่าได้จะพบว่า มีค่ามากกว่า 1.00 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าค่าแรงพลวัตรจากการไหลที่คำนวณได้ในทางทฤษฎีมีค่าน้อยกว่าค่าแรงพลวัตรที่เกิดขึ้นจริงอันเป็นผลมาจากสมมติฐานต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณ

คำสำคัญ: แรงพลวัตรของการไหลในทางน้ำเปิด, สัมประสิทธิ์ของแรงพลวัตร, แรงเนื่องจากการไหล