پژوهش آب ایران

پژوهش آب ایران

بررسی پرش هیدرولیکی در مقاطع مرکب با چیدمان زبری منظم در شرایط هندسی و هیدرولیکی مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه عمران سازه های دریایی دانشکده مهندسی دریا دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر
2 دانشیار گروه عمران سازه های دریایی دانشکده مهندسی دریا دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر
چکیده
پرش هیدرولیکی یک نوع جریان متغیر سریع می‌باشد که در محیط آزاد اتفاق می‌افتد که دارای کاربردها و ویژگی های مختلف می‌باشد. وقوع پدیده پرش هیدرولیکی در کانال‌های روباز باعث کاهش سطح انرژی و تبدیل جریان فوق بحرانی به زیر بحرانی می‌گردد. تعبیه موانع با هندسه‌های مختلف بر مسیر جریان تاثیر مهمی بر عمق ثانویه پرش، کاهش طول پرش هیدرولیکی و افزایش افت انرژی جریان در طی پرش دارد. از طرفی دیگر کانال مرکب به دلیل داشتن شرایط هیدرولیکی و هندسی متفاوت در بخش‌های کانال اصلی و سیلابدشت، از انواع دیگر مقاطع شباهت بیشتری به کانال‌های موجود در طبیعت دارد. در این پژوهش به بررسی پرش هیدرولیکی در مقاطع مرکب با چیدمان زبری منظم در شرایط هندسی و هیدرولیکی مختلف در Flow-3D پرداخته‌ شده است. در این تحقیق عرض و عمق کانال اصلی ثابت و عرض سیلابدشت ها در دو مقدار 18 سانتی متر و 75 سانتی متر متغییر است. شبیه سازی‌ها در چهار نسبت عمق ، سه نسبت ارتفاع زبری و سه سرعت مختلف انجام شده است. زبری ها به صورت مکعب های کوچک که بطور منظم کف کانال تعبیه شده اند، قرار دارند. طبق نتایج حاصل از شبیه سازی‌ها حضور زبری ها باعث کاهش عمق ثانویه پرش نسبت به حالت بدون زبری شده است. به طوری که در عرض سیلابدشت 18 سانتی متر و نسبت عمقی 3.0، نسبت ارتفاع زبری 2 و سرعت 5.3 متر بر ثانیه به طور میانگین عمق ثانویه به مقدار 64.5 درصد نسبت به کانال بدون زبری کاهش می‌یابد. ولی افزایش عرض سیلابدشت باعث کاهش عمق ثانویه پرش در حدود 26.26 درصد شد. کمترین مقدار نسبت عمق ثانویه به اولیه پرش را در عمق نسبی 7.0 و نسبت ارتفاع زبری 2 قابل مشاهده است. همچنین ملاحظه شد که با افزایش نسبت ارتفاع زبری ها طول پرش در نسبت‌های کوچک عمقی بطور چشمگیری کاهش می‌یابد. طول پرش در کمترین مقدار نسبت ارتفاع زبری، عرض سیلابدشت 18 سانتی متر، سرعت 5.3 متر بر ثانیه و نسبت عمقی 3.0 حدود 98.10 درصد کاهش و در بیشترین مقدار نسبت ارتفاع زبری، سرعت 5 متر بر ثانیه و نسبت عمقی 3.0 حدود 37.47 درصد کاهش می‌یابد. همچنین با افزایش عرض سیلابدشت در یک نسبت ارتفاع زبری ثابت طول پرش کاهش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

1.       Abbaspour, A., Hosseinzade, A., Farsadizadeh, D., and Sadraddini, A.A., 2009. Effect of sinusoidal corrugated bed on hydraulic jump characteristics. Journal of Hydro-Environment Research, 3(2): 109-117.
 
2.       Dastourani, M., Esmaili, K., and Khodashenas, S. R., 2016. The impact of water rectangular jet angel on the characteristics of hydraulic jump. Journal of Water and Soil Conservation, 23(3): 225-238. ]In Persian[.
 
3.       Esmaili, K., and Abrishami, J., 2001. Hydraulic jump over negative slopes with negative steps. Jame. 19(2): 97-110. ]in Persian[.
 
4.       Ead, S. A., and Rajaratnam, N., 2002. Hydraulic jumps on corrugated beds. Journal of Hydraulic Engineering, 128(7): 656-663.
 
5.       Elsebaie, I.H. and Shabayek, S., 2010. Formation of hydraulic jumps on corrugated beds. International Journal of Civil Ƭ Environment al Engineering IJCEE–IJENS, 10(1): 37-47.
 
6.       Farhoudi, J., 1993. Flow in Open Streams (Translation). Orumiyeh University Pub.
 
7.       Gohari, A., and Farhoudi, J., 2009. The characteristics of hydraulic jump on rough bed stilling basins. 33rd IAHR Congress: Water Engineering for a Sustainable Environment, Vancouver, Aug. 9-14. British Columbia.
 
8.       Hosseini, S. M., and Abrishami, J., 1999. Open Channel Hydraulics. Second Ed. Astan Quds Razavi Pub. Mashhad, Iran. ]In Persian[.
 
9.       Hughes, W.C., and Flack, J.E., 1984. Hydraulic jump properties over rough bed. Journal Hydrualic Engineering. 110(12): 1751-1771.
 
10.    Maturi, F., and Askar, M. B., 2021. Direct measurement of the effect of non-submerged rigid vegetation-induced flow cross-section area variations on flow force in compound channel. Flow Measurement and Instrumentation, 78, 101884.
 
11.    Omid, M.H., and EsmaeeliVaraki, M., 2004. Theorical and experimental study of the expanding hydraulic jump in trapezoidal channel. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, Water and Soil Science, 9:17-30.
 
12.    Parsamehr, P., and Hosseinzade, A., 2013. Experimental study of the effect of rough bed on the relative conjugate depth of hydraulic jump on the reverse slope. Journal of Irrigation Engineering Sciences, 36(1): 89-101. ]In Persian[.
 
13.    Peterka, A. J., 1978. Hydraulic design of stilling basins and energy dissipater. United States Department of the Interior. Bureau of Reclamation. Washington. 240 p.
 
14.    Rajaratnam, N., 1976. Turbulent jets. Elsevier Science, Amsterdam. The Netherlands.
 
15.    Shafaei Bejestan, M., and Nisi, K., 2009. Investigation of hydraulic jump sequent depth under the influence of rough floor components. Journal of Soil and Water Science, 19(1): 165-176. ]In Persian[.
دوره 18، شماره 2 - شماره پیاپی 53
تابستان 1403
صفحه 107-116

  • تاریخ دریافت 28 اسفند 1402
  • تاریخ بازنگری 09 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش 10 اردیبهشت 1403
  • تاریخ انتشار 01 تیر 1403