Skip to main content
SUPERVISOR
Abdolreza Kabiri
عبدالرضا کبیری سامانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Roksana Moradiannejad
رکسانا مرادیان نژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Hydraulic characteristics of flow over a grid drop-type dissipator along with a grid free-overfall
Generally, drops are common hydraulic structures to dissipate flow excess kinetic energy in irrigation networks and erodible waterways owing to their simplicity in construction and enhanced performance. Considering the upstream approach flow, the flow acceleration is increased within a short distance and subsequently raise the curvature in flow lines by forming a M2 water surface profile. Consequently, the pressure distribution tends to be non-hydrostatic in the vicinity of the drop and thereby the channel bed, channel walls and even the edge of drops are exposed to severe erosion. Notably, downstream of the drop, a supercritical flow with a high kinetic energy is engendered. Considering the mentioned circumstances, the exploitation of energy dissipators is inevitable. Therefore, drops are put to use with the main purpose of pacifying and dissipating the flow extra energy to prevent bed and walls erosion, especially in erodible channels. The present study is subjected to investigate the effects of a grid drop-type dissipator along with a grid free-overfall in different sizes at the edge of drops, on increasing energy dissipation efficiency, the basin size and other related hydraulic characteristics of flow. Accordingly, three different heights of drop, five grid drop-type dissipators and twelve sizes of grid free-overfall have been investigated for five different discharges with the ratio of critical depth to drop height (Yc/h) within 0.15-0.26, with a subcritical upstream approach flow. Furthermore, the hydraulic characteristics of a simple vertical drop are studied as well. Results reveal that compared to the simple vertical drops, grid drop-type dissipators and drops equipped with dissipators and a convergent transition at the upstream end, the grid drop-type dissipators along with a grid freeoverfall, reduce the pool depth and length, the wetted perimeter and the bed reaction force downstream of the drop. On the contrary, the relative length of the rolling waves at the drop base is increased. It should be remarked that energy dissipation in a grid drop-type dissipator along with a grid free-overfall is almost identical to drops equipped with dissipators and a convergent transition. Finally, empirical correlations were derived for the estimation of the hydraulic characteristics of flow at the present structures including; wetted length of the grid drop-type dissipators, depth and length of the pool at the drop base, the length of rolling wave created downstream the drop, energy dissipation and the reaction force of the bed at the downstream, using the experimental data and the statistical software. Key words: Flow hydraulics; Energy dissipation; Vertical drop, Grid drop-type dissipater; Grid free-overfall.
شـیبشـکنهـا بـه سـبب سـادگی ساخت و عملکرد مناسب، از جمله سازههای هیدرولیکی رایج، جهت استهالک انرژی جریـان در شـبکههـای آبیاری و آبراهههای فرسایشپذیر هستند. در باالدست شیبشکنها، در فاصله کوتاهی شتاب جریان افزایش مییابد و با تشکیل نیمرخ سطح آب از نوع M2 ،انحنای خطوط جریان افزایش یافته و توزیع فشار در نزدیکی محل ریزش از حالت هیدرواستاتیکی خارج میشود. لذا در بستر و دیوارههای کانال و نیز در لبه ریزش جریان فرسایش شدیدی اتفاق میافتد. ضمناً در پاییندست شیبشکنها، جریان فوقبحرانی با انرژی جنبشی زیادی ایجادمیشود. دراین شرایطاستفاده از سازههای مستهلککننده انرژی اجتنابناپذیر است. بنابراین یکی از اهداف احداث شیبشکنها، استهالک انرژی اضافه جریان و آرام نمودن آن بهمنظور جلوگیری از فرسایش بسترو دیوارههای کانال بهخصوص در کانالهای فرسایشپذیر است. در تحقیق حاضر به بررسی آزمایشگاهی تأثیر مستهلککنندههای شبکهای و لبریزهای آزاد مشبک با ابعاد مختلف در لبهی شیبشکنها جهت افزایش راندمان استهالک انرژی، ابعاد حوضچه و دیگر مشخصات هیدرولیکی جریان پرداخته میشود. بر این اساس، 3 ارتفاع شیبشکن، 5 نوع مستهلککنندهی شبکهای و 12 لبریز آزاد مشبک با ابعاد مختلف در حالتهای میانگذری و روگذری ازلبریزآزادمشبک و 5 دبی مختلف در محدودهی نسبت عمق بحرانی به ارتفاع شیبشکن )h/Yc )15/0 تا 26/0 با جریان زیربحرانی در باالدست مورد بررسی قرار میگیرد. سپس پارامترهای هیدرولیکی شیبشکن قائم ساده بررسی و اندازهگیری میشوند. بررسیها نشان میدهند، که استفاده همزمان از لبریز آزاد مشبک و مستهلککنندهی شبکهای بر لبهی شیبشکن سبب کاهش عمق استخر پای شیبشکن، کاهش طول استخر ایجاد شده در پای شیبشکن، افزایش طول نسبی گرداب در پای شیبشکن، کاهش طول ترشدگی مستهلککنندهی شبکهای، کاهش چشمگیر نیروی عکسالعمل سطح بستر در پاییندست شیبشکن در مقایسه با شیبشکن ساده، شیبشکن با مستهلککنندهی شبکهای و شیبشکن مجهز به مستهلککنندهی و تبدیل همگرا در باالدست شده است. استهالک انرژی در شیبشکن با مستهلککنندهی شبکهای و لبریز آزاد مشبک تقریباً با استهالک انرژی در شیبشکن مجهز به مستهلککنندهی شبکهای و تبدیل همگرا برابر است و تفاوت بسیار محدود است. در انتها با استفاده از نرمافزار آماری و بر اساس نتایج آزمایشگاهی، روابط تجربی جهت تخمین پارامترهای هیدرولیکی نظیر طول ترشدگی مستهلککنندهی شبکهای، عمق و طول حوضچخی ایجاد شده در پای شیبشکن، طول گرداب پاییندست شیبشکن، افت انرژی و نیروی عکسالعمل سطح بستر پاییندست شیبشکن ارائه میگردد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی