Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad karim Beirami,Mohammad-Reza Chamani
محمدکریم بیرامی (استاد راهنما) محمدرضا چمنی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammadhemen Jannaty
محمدهیمن جنتی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Vertical Drop With a Contraction Transition and Subcritical Flow Upstream
A vertical drop structure or free over fall is a common feature in both natural and artificial channels. Natural drops are formed by river’s bed erosion while artificial drops are built in irrigation system to reduce the channel slope to designed slope. Due to more energy dissipation, drops are also applied in stepped spillways. More energy dissipation is obtained through mixing of the falling jet in the pool downstream of the drop. Vertical drop structures and stepped spillways usually have the same upstream and downstream widths. This condition leads to the formation of negative pressure under the nape of falling jet and to the cavitation of the brink depth of drop. In this work, contraction transitions are used at drops to eliminate the negative pressure and to increase the energy loss. Based on some previous investigators’ assumptions and some new assumptions, five analytical models are presented to predict end-depth ratio, relative energy loss, relative rolling depth and relative drop length. Experiments on physical models of six different contracting transitions and two drops of different heights are conducted in the Hydraulics Lab. The ratio of the critical depth to the drop height was in the range of 0.07 to 0.41. Time-averaged point velocities at upstream and downstream sections (three transverse sections) were measured with a prandtl tube. For the proposed model of the end-depth ratio, the continuity equation, based on the Ferro‘s work (1999) was used. The model of the end-depth ratio (Model I) is based on simulation of the flow over a sharp-crested weir and predicts the flow discharge and Froude number over a free over fall. To evaluate the energy loss, White’s, Gill’s and free jet models have been modified. The modified models of White, Gill and free jet model were called Models II, III and IV, respectively. In Model V, the relative drop length was investigated using the relationship of Models II to IV. Model II predicts the energy loss and the relative pool depth relatively well. The experimental values of energy losses are mostly higher than the predicted ones. A good agreement was observed between the theoretical and the experimental results for the relative pool depth. Model III didn’t estimate the energy losses well. The experimental values of energy losses are considerably higher than the Model III’s predicted values. The experimental results of the relative pool depth were very close to the results of the Model II. Comparing with experimental results, Model IV was more accurate in predicting the flow characteristics as compared with the other models. As the ratio of the width of the brink drop to the width of channel increases, the accuracy of the model predictions also increases. The results of Model V were in good agreement with the experimental results.
شیب شکن قائم سازه ‌ای است که در کانال‌های آبیاری، شبکه جمع آوری آب و فاضلاب، شبکه جمع‌آوری آب‌های سطحی و در سرریزهای پله‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد در اکثر شیب شکن های قائم و در سرریزهای پلکانی، عرض کانال‌های بالادست و پایین دست برابر است. در این سازه های هیدرولیکی در کنار دیوار قائم آنها فشار منفی ایجاد می شود و باعث فرسایش دیواره می شود. یکی از راههای حذف فشار منفی ارتباط سازه با اتمسفر است. در این تحقیق، برای رفع این مشکل و بخاطر افزایش افت انرژی، در لبه ی آبشار شیب شکن، تبدیل همگرا قرار داده شده است. با استفاده از نتایج فرضیاتی محققین پیشین و نیز با در نظر گرفتن فرضیات جدید، مدل های تحلیلی برای تخمین عمق آب در لبه ی آبشار شیب شکن، افت انرژی نسبی، عمق نسبی گرداب در پایین دست شیب شکن و طول نسبی شیب ‌شکن ارائه شده است. برای صحت سنجی مدل های پیشنهادی، آزمایشاتی بر روی دو شیب شکن قائم با شش نوع تبدیل مختلف انجام شده است. آزمایش ها در محدوده ی نسبت عمق بحرانی به ارتفاع شیب شکن ( d c /h ) برابر با 07/0 تا 41/0 قرار داشت. برای بدست آوردن مقدار دقیق عمق آب در پایین دست شیب شکن از لوله پیتوت استفاده شد. درمدل تحلیلی 1، عمق آب در لبه‌ی آبشار شیب شکن براساس روش فرو (1999) بدست آمده است. بررسی ها نشان می دهد که، نتایج حاصل از این مدل تحلیلی با نتایج آزمایشگاهی همخوانی خوبی دارد. در مدل تحلیلی 2، افت انرژی در شیب شکن قائم با استفاده از فرضیات وایت بررسی شده است که، نتایج آزمایشگاهی با نتایج تحلیلی نسبتاً همخوانی دارد. در مدل تحلیلی 3، افت انرژی در شیب شکن قائم با استفاده از فرضیات گیل بدست آمده است که، نتایج آن نسبت به مدل قبلی بهبود نیافت. در مدل تحلیلی 4، افت انرژی در شیب شکن قائم با استفاده از مدل جت آزاد بررسی شد که نتایج حاصل از این مدل بهتر از دو مدل قبلی می باشد. در مدل تحلیلی 5 طول شیب شکن در حوضچه آرامش با استفاده از مدل‌های 2 ، 3 و 4 بررسی شد که نتایج حاصل از این مدل با نتایج آزمایشگاهی همخوانی خوبی دارد. تحقیقات حاضر نشان داد که افت انرژی در شیب شکن قائم دارای تبدیل همگرا تا حدود 2 برابر نسبت به شیب شکن های قائم بدون تبدیل افزایش می یابد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی