Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamadnavid Moghim,Mohammad-Reza Chamani
محمدنوید مقیم (استاد راهنما) محمدرضا چمنی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Milad Mohammadi
میلاد محمدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

.Characteristics of A-type hydraulic jump at a positive step
The current thesis aims to study the characteristics of the A- type hydraulic jump at a positive step. The current research is divided into three parts. The first part aims to present a model that accurately evaluate the conjugate flow depth of the A-type hydraulic jump at a positive step. A relation is given to estimate the small rise of the flow at the step. Assuming the flow at the step as a concave curvilinear flow, a non-linear pressure distribution is considered. Applying one-dimensional momentum equation in the flow direction, an expression for the conjugate flow depth in terms of initial Froud number and step height is presented. In the second part, two approaches are presented to evaluate the length of the A-type jump. In the first approach, the end of the A-type hydraulic jump is assumed to be at a short distance downstream of the step brink and the hydraulic jump is modeled as a turbulent wall-jet. Knowing that the pressure gradient is the only difference between the hydraulic jump and the wall-jet, pressure gradient is taken into account as an effective parameter. Using dimensional analysis, an expression for the maximum velocity of the wall-jet is extracted. Applying appropriate expressions for the velocity distribution and the growth rate of the jump, the jump length is expressed in terms of the initial Froud number. In the second approach, the end of the jump is assumed to locate at the step brink and the jump length is calculated by the revised Beirami-Chamani relation for the justify; MARGIN: 0in 0in 0pt; unicode-bidi: embed; DIRECTION: ltr; mso-layout-grid-align: none" The results confirm the efficiency of the theory of curvilinear flow to estimate the conjugate flow depth. The accuracy of the predictions decreases as the Froud number increases and the relative step height decreses. The conjugate flow depth increases with initial Froud number with an approximate linear trend and with a slope of almost unity. It is concluded that predictions of the jump length by the first approach are always higher than experimental data and this approach is is not applicable at low Froud numbers. The second approach estimates the jump length accurately, in which the jump length increases sharply with initial Froud number and then decreases mildly. Despite common belief, existence of a positive step against has no considerable effect on the energy dissipation rate of the jump. Key Words Hydraulic jump, Positive step, Conjugate flow depth, Curvilinear flow, Jump length, turbulent wall-jet, Pressure gradient, Energy dissipation.
در پایان‌نامه‌ی حاضر تلاش شده است تا خصوصیات پرش هیدرولیکی روی پله‌ی مثبت در کانال افقی بررسی شود. از انواع جریآنهای ممکن روی پله‌ی مثبت، پرش نوع A برای تحقیق حاضر انتخاب شده است. مطالعه‌ی حاضر از سه بخش کلی تشکیل شده است. هدف بخش اول ارائه‌ی مدلی است که نسبت اعماق مزدوج پرش هیدرولیکی نوع A روی پله‌ی مثبت را با دقت مطلوبی تعیین کند. برای این منظور، ابتدا با درنظر گرفتن فرض‌هایی رابطه‌ای ارائه شده است که مقدار بالاآمدگی جریان روی لبه‌ی پله را بیان کند. با فرض جریان عبوری از روی پله به‌عنوان جریان انحنایی مقعر و محاسبه‌ی شعاع انحنا، توزیع فشار غیرخطی روی پله اعمال شده است. با استفاده از معادله‌ی اندازه‌حرکت یک‌بعدی در جهت جریان، رابطه‌ای برای نسبت اعماق مزدوج پرش برحسب ارتفاع نسبی پله و عدد فرود اولیه بیان ارائه شده است. در بخش دوم مدل تحلیلی برای طول پرش نوع A روی پله‌ی مثبت ارائه شده است. در این راستا و در رویکرد اول که انتهای پرش نوع A در فاصله‌ی کوتاهی پس از لبه‌ی پله درنظر گرفته می‌شود، پرش هیدرولیکی به‌عنوان جت دیواره‌ی آشفته مدل شده است. از آن‌جا که تفاوت اصلی پرش هیدرولیکی با جت دیواره‌ی کلاسیک در گرادیان فشار است، در این پژوهش گرادیان فشار به‌عنوان یک پارامتر مؤثر به سایر پارامترهای مؤثر جت دیواره اضافه شد. با استفاده از آنالیز ابعادی، رابطه‌ای برای افت سرعت بیشینه‌ی جت استخراج و با درنظر گرفتن روابط مناسب برای توزیع سرعت و نرخ رشد پرش و جایگذاری آنها در رابطه‌ی افت سرعت بیشینه، طول پرش برحسب عدد فرود اولیه بیان شده است. در رویکرد دوم، انتهای پرش در لبه پله درنظر گرفته می‌شود و طول پرش با استفاده از رابطه‌ی اصلاح شده‌ی بیرامی و چمنی محاسبه شده است. در بخش پایانی، کارایی مدل ارائه شده از جنبه‌ی استهلاک انرژی سنجیده شد. نتایج به‌دست آمده‌ کارایی تئوری جریان انحنایی در محاسبه‌ی نسبت اعماق مزدوج پرش را نشان می‌دهد. دقت این مدل با افزایش عدد فرود افزایش و با افزایش ارتفاع نسبی پله کاهش می‌یابد. روند تغییرات نسبت اعماق مزدوج پرش با عدد فرود اولیه، روند صعودی تقریبا خطی و با شیب تقریبا واحد است. نتایج به‌دست آمده از رویکرد اول برای طول پرش همیشه مقادیری بیش از مقادیر تجربی براورد می‌کند و این رویکرد توانایی ‌تخمین طول پرش در اعداد فرود کوچک را ندارد. رویکرد دوم طول پرش را با دقت بالا تخمین می‌زند که در آن روند تغییرات طول پرش با عدد فرود اولیه ابتدا صعودی با شیب تند و سپس نزولی با شیب ملایم است. همچنین، ثابت شد که برخلاف تصور، وجود پله تأثیر چشمگیری بر نرخ استهلاک انرژی پرش ندارد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی