Skip to main content
SUPERVISOR
عبدالرضا کبیری سامانی (استاد راهنما) حمیدرضا صفوی (استاد راهنما) سیدمحمود برقعی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohamad Hosein Rabiei
محمدحسین ربیعی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Ommission of Hydraulic Jump During Transition from Supercritical to Subcritical Flow
In order to reduce the flow energy of weirs to preserve downstream dams, raise the water surface in channels, increase the underflow gates discharge, diminish the uplift pressure under the hydraulic structures and create a control section for discharge measurement, the flow must be transmitted from supercritical to subcritical. Quick transition of the flow regime accompanies by expansion, turbulence, water circulation and local head loss together with a hydraulic jump. Hydraulic jump is a type of rapidly varied flows and must be controlled and restrained. By employing a proper transition structure the total water head would be reduced gradually, and flow regime would be changed uniformly along the transition. Afterward, the hydraulic jump could be eliminated and consequently, the supercritical flow would be transmitted to a subcritical flow regime. In the present study, in order to change the flow regime from supercritical to subcritical and to reach an uniform gradually varied flow, a special transition is introduced based on the energy principle and Chow’s (1959) suggested method. Linear water surface profile and energy gradient line was assumed to estimate the transition surface profile. Different flow discharge with upstream Froude numbers between 1.5 and 6.5 were tested. The proposed transition is suitable for irrigation and drainage systems. For obtaining all unknown transition geometrical parameters, three programs were written using Matlab software (ver. 7.1). Regarding to a comprehensive theoretical analysis, the transition profile equations were obtained based on complete omission of hydraulic jump. Results of the theoretical models show that for high values of the transition length, the downstream depth is not depended on the transition length and is almost higher than the downstream depth of the equivalent dir=ltr Key words: Supercritical flow, Subcritical flow, Omission of hydraulic jump, Partial hydraulic jump, Transition
به منظور کاهش انرژی جریان عبوری از روی سرریزها و محافظت نواحی پایین‌دست این سازه‌ها، افزایش سطح آب در کانالها، افزایش دبی خروجی از زیر دریچه ها، کاهش زیر فشار در سازه‌های آبی و افزایش عمق آب در محدوده سازه و ایجاد یک سطح مقطع کنترل به منظور اندازه‌گیری دبی جریان، باید رژیم جریان از فوق بحرانی به زیر بحرانی تبدیل شود. تبدیل سریع رژیم جریان با انبساط سریع، توأم با آشفتگی و چرخش سطحی آب و افت انرژی موضعی زیاد همراه است که باعث ایجاد پدیده پرش هیدرولیکی می‌گردد. پرش هیدرولیکی از نوع جریانهای متغیر سریع بوده و کنترل و مهار آن الزامی است. در صورتیکه انرژی جریان در مسیر حرکت به طور تدریجی، یکنواخت و به آرامی کاهش یابد، پرش هیدرولیکی محدود می شود. بدین منظور می توان با تعریف یک سازه تبدیل مناسب در ناحیه انتقال به تبدیل رژیم جریان از فوق بحرانی به زیربحرانی بدون پرش هیدرولیکی پرداخت. در این تحقیق بر اساس روش ارائه شده توسط Chow در سال 1959، با فرض خطی بودن پروفیل سطح آب و همچنین شیب خط انرژی به ارائه یک مدل تحلیلی برای تعیین پروفیل سطح سازه تبدیل با شیب منفی در ابتدا و شیب مثبت در انتها در شرایط هیدرولیکی مختلف برای اعداد فرود در محدوده 5/1 تا 5/6 در سازه‌های هیدرولیکی شبکه‌های آبیاری و زهکشی، پرداخته می شود. در این شرایط جریان از نوع متغیر تدریجی بوده و خطوط جریان به نحوی هدایت می‌شوند که تقریباً موازی و جریان آب آرام باشد. برای دستیابی به هدف تحقیق معادله تبدیل‌های مورد نیاز در شرایط مختلف استخراج می‌گردد. مبنای این مدل استفاده از معادله انرژی می باشد. نتایج مدل سازی تحلیلی نشان می دهد، پس از یک مقدار مشخص از طول سازه، عمق پایین دست دیگر تابعی از طول سازه نیست. این عمق همواره بیشتر از عمق ثانویه پرش هیدرولیکی معادل می باشد. ضمناً میزان اتلاف انرژی بر روی سازه در مقایسه با پرش هیدرولیکی معادل کاهش می یابد. در ادامه و به منظور صحت سنجی نتایج بدست آمده از مدل تحلیلی، از نتایج مدل سازی آزمایشگاهی استفاده می شود. در مجموع 6 مدل آزمایشگاهی برای هندسه تبدیل بر اساس نتایج مدل سازی تحلیلی ساخته شده است. در مدل آزمایشگاهی به بررسی ویژگیهای هیدرولیکی جریان در این تغییر رژیم بر اساس مشاهدات و اندازه‌گیری‌های مربوط به جریان پرداخته خواهد شد. مشخصات هندسی مدل های طراحی شده که تأثیر تغییرات آنها بر شرایط هیدرولیکی جریان مورد بررسی قرار می گیرد شامل طول تبدیل, ارتفاع تبدیل, فرم هندسی سطح تبدیل، اعماق آب بالادست و پایین‌دست تبدیل، تغییر دبی جریان و به تبع آن تغییر عمق و سرعت جریان و نیز توزیع فشار بر روی سازه تبدیل است. بر اساس مشاهدات آزمایشگاهی، نوعی از پرش هیدرولیکی بر روی شیب مثبت سازه های تبدیل با قدرت و طولی به مراتب کمتر از پرش هیدرولیکی کلاسیک معادل به نام پرش هیدرولیکی ناقص معرفی گردید. در ادامه نتایج مربوط به پرش هیدرولیکی ناقص بر روی سازه های تبدیل در مدل های آزمایشگاهی ارائه شده و در پایان با استفاده از داده های آزمایشگاهی الگوریتمی برای محاسبه پارامترهای پرش هیدرولیکی ناقص تثبیت شده بر روی شیب مثبت سازه های تبدیل ارائه می گردد. کلمات کلیدی: جریان فوق بحرانی، جریان زیربحرانی، حذف پرش هیدرولیکی، پرش هیدرولیکی ناقص، تبدیل

ارتقاء امنیت وب با وف بومی