Skip to main content
SUPERVISOR
Abdolreza Kabiri
عبدالرضا کبیری سامانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mostafa Fazeli
مصطفی فاضلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
Downstream of the hydraulic structures such as; spillways, chutes, overfalls and gates, due to the high flow velocity, appropriate dissipating structures for the depreciation of excess kinetic energy and reduction of flow velocity in order to prevent the erosion and protection of the downstream hydraulic systems should be constucted. One of the most common energy dissipator structures, is the hydraulic jump-type stilling basins, in which the flow excess kinetic energy is dissipated by generation of a hydraulic jump, changing the flow regime from super- to subcritical flow. Due to the extensive use of stilling basins in hydraulic systems and irrigation and drainage networks, their study was the focus of several investigations. Stilling basins are divided into several categories based on the hydraulic application and perspective. Based on the shape of the stilling basin plan, they are divided into three groups, including rectangular ( In the present study, analytical and experimental investigations were performed to study the profile of circular hydraulic jumps on slopped beds with adverse slope. The study mainly focused on the conjugate depth ratio, relative head loss, relative length, and threshold submergence depth. In the analytical model, we applied a series of reasonable assumptions and used integral equations governing the fluid dynamics to derive relationships for the conjugate depth ratio and the relative head loss, which are applicable for both Keywords : Stilling basin, Circular hydraulic jump, Adverse slope, Conjugate depth.
در انتهای سازه‌هایی مانند سرریز سدها، شوت‌ها، آبشارها و دریچه‌ها، به دلیل سرعت زیاد جریان، احداث سازه‌ای مناسب جهت استهلاک انرژی و کاهش سرعت جریان به‌منظور جلوگیری از فرسایش و حفاظت از تأسیسات پایین‌دست ضروری است. یکی از متداول‌ترین سازه‌های مستهلک‌کننده انرژی، حوضچه‌های آرامش از نوع پرش هیدرولیکی هستند که در آن‌ها با شکل‌گیری پرش هیدرولیکی و تغییر رژیم جریان از فوق بحرانی به زیربحرانی، انرژی جریان مستهلک می‌شود. به دلیل استفاده فراوان در سیستم‌های هیدرولیکی و شبکه‌های آبیاری و زهکشی، بررسی و مطالعه حوضچه‌های آرامش از اهمیت خاصی برخوردار است. حوضچه‌های آرامش دایره‌ای در مقایسه با حوضچه‌های معمولی از عمق ثانویه و طول پرش کم‌تر و استهلاک انرژی بیشتر، برخوردار هستند و از جنبه عملکرد هیدرولیکی و اقتصادی، می‌توانند به‌عنوان جایگزین مناسبی برای حوضچه‌های معمول استفاده شوند. در تحقیق حاضر از دو مدل تحلیلی و آزمایشگاهی جهت بررسی مشخصات پرش هیدرولیکی دایره‌ای روی سطوح شیب‌دار با شیب معکوس نظیر نسبت اعماق مزدوج، افت نسبی انرژی، طول نسبی و آستانه استغراق پرش استفاده شده است. در مدل تحلیلی با استفاده از یکسری فرضیات معقول و به کارگیری روابط انتگرالی حاکم بر دینامیک سیالات به استخراج رابطه‌هایی برای نسبت اعماق مزدوج و افت نسبی انرژی که برای هر دو نوع پرش کلاسیک و دایره‌ای قابل استفاده هستند، پرداخته شده است. مدل‌سازی آزمایشگاهی در یک مخزن مکعبی به طول ضلع 5/2 و ارتفاع 5/1 متر که یک صفحه دایره‌ای به قطر 2 متر در فاصله 5/0 متری از کف مخزن در مرکز آن واقع شده، انجام شده است. با برخورد جت قائم به مرکز صفحه برخورد، جریان فوق بحرانی در راستای شعاع شکل گرفته و به دلیل وجود سرریز در انتهای صفحه برخورد، در این ناحیه جریان زیربحرانی است و تبدیل این جریان فوق بحرانی به زیربحرانی توسط یک پرش هیدرولیکی دایره‌ای انجام می‌شود. در مدل آزمایشگاهی با استفاده از وسایل اندازه‌گیری مناسب، دبی، طول و عمق اولیه و ثانویه پرش اندازه‌گیری شده است. روابط تحلیلی به دست آمده برای نسبت اعماق مزدوج و افت نسبی انرژی به‌صورت نمودارهایی برحسب عدد فرود و دیگر پارامترهای بی‌بعد ترسیم شده است. با توجه به نمودارهای ترسیم شده و لحاظ کردن اثر هر یک از اعداد بدون‌بعد این نتیجه حاصل می‌شود که با افزایش نسبت شعاع‌های مزدوج ( R o ) و شیب کف ( S o )، نسبت اعماق مزدوج و طول پرش کاهش و افت نسبی انرژی افزایش می‌یابد. صحت روابط تحلیلی با داده‌های آزمایشگاهی توسط چهار تابع خطا R 2 ، NRMSE، WQD و EF مورد بررسی قرار گرفت و تطابق نسبتاً خوبی بین داده‌های آزمایشگاهی و روابط ارائه شده مشاهده شد. با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی طول و آستانه استغراق پرش مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که در این نوع از پرش، طول پرش هیدرولیکی تقریباً نصف حالت کلاسیک است و با افزایش شیب کف ( S o )، طول پرش کاهش و عدد فرود لازم جهت تشکیل پرش هیدرولیکی آزاد افزایش می‌یابد. درنهایت نمودارها و روابطی برای نسبت اعماق مزدوج، افت نسبی انرژی، آستانه استغراق و طول نسبی پرش برحسب دیگر پارامترها برای پرش هیدرولیکی دایره‌ای روی شیب معکوس ارائه شده است. از این روابط و نمودارها می‌توان برای طراحی حوضچه‌های دایره‌ای استفاده کرد. کلمات کلیدی: حوضچه آرامش، پرش هیدرولیکی دایره‌ای، شیب معکوس و اعماق مزدوج

ارتقاء امنیت وب با وف بومی