مقایسه آزمایشگاهی تاثیر زبری مصنوعی و شیب معکوس بستر در کنترل پرش هیدرولیکی

الموضوعات :

مهدی زینی وند ¹ , سید محسن سجادی ² , مصیب حقیقی نژاد ³ , سید امین اصغری پری ⁴ , محمود شفاعی بجستان ⁵

1 - استادیار گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2 - استادیار گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
3 - دانش آموخته مهندسی آب، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا بهبهان. خوزستان، ایران
4 - دانشیار گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا بهبهان، خوزستان، ایران
5 - استاد گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

تاريخ الإرسال : 01 الأحد , جمادى الثانية, 1441 تاريخ التأكيد : 24 الأربعاء , محرم, 1443 تاريخ الإصدار : 05 الأحد , محرم, 1445

الکلمات المفتاحية: زبری, طول پرش هیدرولیکی, پرش هیدرولیکی, شیب معکوس, عمق ثانویه,

ملخص المقالة :

چکیده
مقدمه: پرش هیدرولیکی در انتهای شوت­ ها و بسیاری از سازه ­های هیدرولیکی ایجاد می گردد و در این پدیده جریان از حالت فوق بحرانی به زیر بحرانی تبدیل می­شود. وقوع پدیده پرش هیدرولیکی منجر به ایجاد افت انرژی در مجاری روباز می­گردد. افزایش میزان افت انرژی می تواند به کاهش ابعاد حوضچه آرامش و صرفه اقتصادی منجر گردد.
روش­: در تحقیق حاضر به منظور بررسی پارامترهای پرش هیدرولیکی، به صورت آزمایشگاهی اثر زبری و شیب معکوس در کاهش عمق ثانویه و طول پرش هیدرولیکی، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور اثر دو نوع زبری با شکل مثلث و لوزی در مقایسه با سطح صاف در شیب معکوس در بازه صفر تا 0.1 درصد و در اعداد فرود بین 1/4 تا 99/10 مورد ارزیابی قرار گرفت.
یافته­ ها: نتایج آزمایشات نشان داد که زبر نمودن بستر با المان های لوزی و مثلثی به ترتیب 6/9 و 1/9 درصد در کاهش عمق نسبی پرش هیدرولیکی و 8/43 و 8/52 درصد در کاهش طول نسبی پرش هیدرولیکی موثر واقع شده است. همچنین شیب معکوس فقط در کاهش طول نسبی پرش هیدرولیکی موثر بوده و در شیب 1/0 درصد به میزان 2/17 درصد طول نسبی پرش هیدرولیکی کاهش یافت. در نهایت بکارگیری توامان زبری و شیب معکوس در بهترین حالت در شیب 75/0 درصد و با زبری مثلثی باعث کاهش 8/56 درصد طول نسبی پرش هیدرولیکی گردید.
نتیجه­ گیری: نوع زبری در افزایش میزان افت انرژی پرش هیدرولیکی موثر می باشد.تاثیر همزمان اعمال زبری بستر و ایجاد شیب معکوس می تواند میزان افت انرزی در پدیده پرش هیدرولیکی را افزایش دهد. لذا با کاربرد توامان زبری بستر و شیب معکوس می توان با ایجاد افت انرژی بیشتر، صرفه اقتصادی ایجاد نمود.

المصادر:

1.      Akan AO. Open channel hydraulics. Elsevier; 2011 Feb 24. 200-265.

2.      Bélanger, J. B. 1828. “Essai sur la solution numérique de quelques problèmes relatifs au mouvement permanent des eaux courantes Essay on the numerical solution of some problems relative to steady flow of water.” Carilian-Goeury, Paris. (In French).

3.      Carollo FG, Ferro V, Pampalone V. Hydraulic jumps on rough beds. Journal of Hydraulic Engineering. 2007 Sep;133(9):989-99.

4.      Chanson H. Hydraulics of open channel flow. Elsevier; 2004 May 25.

5.      Ghassemi A, Omid MH, NasrAbadi M, Raeesi Estabragh A. Evaluate and develop new relationships to estimate submerged hydraulic jump characteristics. Iranian Journal of Soil and Water Research. 2016 Dec 21;47(4): 755-64.

6. Ghazali, M., Samadi brojni, H., Ghorbani, B., & Rahmati, A. (2012). A Laboratory study of Velocity profile at Hydraulic Jump on Triangular Corrugated Bed. Irrigation and Water Engineering, 2(4), 117-128.

7.      Ghazali, M., Samadi Boroujeni, H., Ghorbani, B., and Fattahi Nafchi, R. 2010. Effect of triangular corrugated beds on the hydraulic jump characteristics. J. Iran Water. 4th year. No. 7th, Pp: 99-107. (In Persian)

8.      Hager WH, Bremen R. Classical hydraulic jump: sequent depths. Journal of Hydraulic Research. 1989 Sep 1;27(5):565-85.

9.      Heller V. Scale effects in physical hydraulic engineering models. Journal of Hydraulic Research. 2011 Jun 1;49(3):293-306.

10.  Hosseini, S. M. Abrishami, J. (2005). Open Channel Hydraulics. Mashhad: Emam Reza (In Persian)

11.  Kazemianzadeh, A. And Allah Daddy, K. and Shafaei Bejestan, M. (2008), "Experimental Investigation of the Impact of Roughness Height on Concentrated Depth Ratio and Rolling Length of Hydraulic Jump in Relaxation Ponds". Third Iranian Water Resources Management Conference, October 387, Tabriz. (In Persian)

12.  Kazemianzadeh, A. And the shafaei Bejestan, M. (2008), "Experimental study of the effect of roughness arrangement on hydraulic jump characteristics in relaxation ponds". Third Iranian Water Resources Management Conference, October 387, Tabriz. (In Persian)

13.  Macián-Pérez JF, Vallés-Morán FJ, Sánchez-Gómez S, De-Rossi-Estrada M, García-Bartual R. Experimental Characterization of the Hydraulic Jump Profile and Velocity Distribution in a Stilling Basin Physical Model. Water. 2020 Jun;12(6):1758.

14.  Pagliara S, Palermo M. Hydraulic jumps on rough and smooth beds: aggregate approach for horizontal and adverse-sloped beds. Journal of Hydraulic Research. 2015 Mar 4;53(2):243-52.

15.  Pagliara S, Das R, Palermo M. Energy dissipation on submerged block ramps. Journal of irrigation and drainage engineering. 2008 Aug;134(4):527-32.

16. Palermo, M., & Pagliara, S. (2017). A review of hydraulic jump properties on both smooth and rough beds in sloping and adverse channels. Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus, 16(1), 91.‏

17.  Peterka AJ. Hydraulic design of stilling basins and energy dissipators. US Department of the Interior, Bureau of Reclamation; 1964.

18.  Pourabdollah N, Honar T, Fatahi R. Investigation of Water Velocity and Surface Profile in Hydraulic Jump over Rough Bed with Adverse Slope. Water and Soil Science. 2015 May 22;25(1):143-52.

19.  RAO NG. Application of momentum equation in the hydraulic jump. La Houille Blanche. 1966 Jun 1(4):451-3.

20.  Ravar Z, Farhoudi J, Najandali A. EFFECT OF VERTICAL TRAPEZOIDAL ROUGH BED ON HYDRAULIC JUMP CHARACTERISTICS AND ENERGY LOSS.

21.  Saberi A, Mahpeykar MR, Teymourtash AR. Experimental Study and Numerical Simulation of the Circular Hydraulic Jump on the Concave Target Plate. Modares Mechanical Engineering. 2020 Feb 1;20(2).

22.  Shafai Bejestan M, Nici K. Effect of Roughness Shape on the Sequent Depth Ratio of Hydraulic Jump. Water and Soil Science. 2009 Jun 22;19(1):165-76.

23.  Shojaeian Z, Dalir AH, Farsadizadeh D, Salmasi F. Investigation of Hydraulic Jump Characteristics in Divergent Rectangular Sections on Inverse Slope. Water and Soil Science. 2011 Nov 22;21(3):49-60.