بررسی عددی و آزمایشگاهی پرش آبی نوع B در حوضچه‌ی آرامش با پله‌ی ناگهانی و بستر زبر

الموضوعات :

محمد جواد نصراصفهانی ¹ , محمود شفاعی بجستان ² , سید محمود کاشفی پور ³ , منوچهر فتحی مقدم ⁴

1 - استادیار دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز
2 - استاد دانشکده مهندسی علوم آب- دانشگاه شهید چمران اهواز
3 - استاد دانشکده مهندسی علوم آب- دانشگاه شهید چمران اهواز
4 - استاد دانشکده مهندسی علوم آب- دانشگاه شهید چمران اهواز

تاريخ الإرسال : 29 السبت , ربيع الثاني, 1435 تاريخ التأكيد : 29 السبت , ربيع الثاني, 1435 تاريخ الإصدار : 20 الخميس , ربيع الثاني, 1435

الکلمات المفتاحية: شبیه عددی, جهش آبی, پله معکوس, بستر زبر,

ملخص المقالة :

حوضچه‌ی‎های آرامش از نوع پرش آبی با افتادگی کف ناگهانی به منظور کاهش طول پرش و اطمینان از وقوع پرش در ابتدای حوضچه‌ی در پایین دست دریچه‌ها کاربرد دارند. ممکن است در این نوع حوضچه‌ی چهارنوع پرش تشکیل شود که مهمترین آن نوع  Bمی‌باشد.از طرفی، ثابت شده‌است که زبری بستر نیز می‌تواند به کاهش بیشتر طول پرش و عمق پایاب کمک کند. از این رو، در تحقیق حاضر پرش نوع  Bبر روی بستر زبر با افتادگی ناگهانی با کاربرد شبیه سه بعدی FLOW-3D شبیه‌سازی و با داده‌های حاصل از شبیه آزمایشگاهی مقایسه شد. خصوصیات پرش، از جمله عمق مزدوج، توزیع سرعت، و تنش برشی بستر از دو شبیه عددی و فیزیکی استخراج و مقایسه شدند. برای شبیه سازی عددی پرش نوع B از روش حجم سیال در تحلیل جریان آزاد و شبیه RNG k-ε استفاده شد. نتایج به‌دست آمده نشان دادند که شبیه آشفتگی RNG k-ε در مقایسه با شبیه k-ε در شبیه‌سازی پرش آبی با افتادگی ناگهانی با بستر زبر نسبت به سایر شبیه‎های آشفتگی از دقت بیشتری برخوردار است. در مقایسه با پرش کلاسیک و بستر صاف، نتایج نشان دادند که در پرش با افتادگی ناگهانی و بستر زبر عمق مزدوج کاهش می‌یابد، که می‌تواند ناشی از افزایش تنش برشی به‌دلیل وجود زبری و افتادگی ناگهانی باشد.

المصادر:

10. Abbaspour, A., A. Hosseinzadeh Dalir,
D. Farsadizadeh, and A. Sadraddini.
2009. Effect of sinusoidal corrugated bed
on hydraulic jump characteristics. J.
Hydro-Environ. Res. 3:109-117.
11. Carolo, F.G., V. Ferro, and V. Pam
Palone. 2007. Hydraulic jumps on rough
beds. J. of Hydraul. Eng. ASCE 133:
989-999. DOI: 10.1061/ (ASCE) 0733-
9429 (2007). 133: 9(989).
12. Ead, S.A., and N. Rajaratnam. 2002.
Hydraulic jumps on corrugated beds. J.
Hydraul. Eng. Div. ASCE 128: 656-663.
DOI: 10.1061/ (ASCE) 0733-9429
(2002) 128:7 (656).
13. Forster, J.W., and R.A. Skrinde. 1950.
Control of the hydraulic jump by sills.
Trans. ASCE 115:988-991.
14. Flow Science Inc. 2009. Flow3D user's
manual. Santa Fee, N.M.
15. Gill, M.A. 1980. Effect of boundary
roughness on hydraulic jump. Water
Power & Dam Construc. 32:22-24.
16. Gohari, A., and J. Farhoudi. 2009. The
characteristics of hydraulic jump on
rough bed stilling basins. 33rdIAHR
Congr. Water Eng. a Sustainable
Environ.Vancouver, British Columbia:1-
9.
17. González, A.E., and F.A. Bombardelli.
2005. Two-phase-flow theoretical and
numerical models for hydraulic jumps,
including air entrainment. In: Proc.
XXXI IAHR Congr. Seoul, Korea.
18. Gunal, M. and R. Narayanan.1998. K-ε
turbulence modeling of submerged
hydraulic jump using boundary-fitted
coordinates, Proc. Inst. Civil Eng. Water,
Maritime and Energy. 130:104-114.
19. Hager, W.H., and N. Kawagoshi. 1990.
Hydraulic jump at rounded drop. J.
Hydraul. Div. ASCE 89:443-470.
20. Hager, W.H., and R. Bremen. 1989.
Classical hydraulic jump: sequent depths
ratio. J. Hydraul. Res. IAHR 27: 566-
570.
21. Hager, W.H., and N.V. Bretz. 1987.
Hydraulic jumps at positive and negative
steps. J.Hydraul. Res. 24(4).
22. Hughes, W.C., and J.E. Flack. 1984.
Hydraulic jump properties over a rough
bed. J. Hydraul. Eng. Div. ASCE 110:
1755-1771.
23. Moore, W.L., and C.W. Morgan. 1852.
Hydraulic jump at an abrupt drop.
J.Hydraul. Div. ASCE
24. Nasr Esfahani, M.J., and M. Shafai
Bajestan. 2012. Dynamic force
measurement of roughened bed B-jump
at an abrupt drop. Arch. Des Sci. J. 65: n.
8.
25. Nasr Esfahani, M.J, and M. Shafai
Bajestan. 2012. Design of stilling basins
using artificial roughness. J. Civil Eng.
and Urban. (JCEU) 2: 131-135.
26. Nasr Esfahani, M.J., and M. Shafai
Bajesta. 2012. Effect of roughness height
on the length of B jump at an abrupt
drop. Int. Res. J. App. Bas. Sci. 3: 2757-
2762.
27. Pagliara, S., I. Lotti, and M. Palermo.
2008. Hydraulic jump on rough bed of
stream rehabilitation structure. J. HydroEnviron. Res. 2: 29-38.
28. Rajaratnam, N. 1965. The Hydraulic
jump as a wall jet. J. Hydraul Div. ASCE
91: 107–132.
29. Rajaratnam, N. 1968. Hydraulic jump on
rough bed. Trans. Eng. Inst. Canada,
11(A-2): 1-8.
30. Rouse, H., B.V. Bhoota, and H. En-Yun.
1951. Design of channel expansions.
Trans. Eng. Inst. Canada 116 : 360.
31. Sabbagh-Yazdi, S.R., F. Rostami, and E.
Nikos Mastorakis. 2007. Turbulent
modeling effects on finite volume
solution of three dimensional aerated
مجلهی مهنذسی مناتع آب / سال ضطم / زمستان 1392 49
hydraulic jumps using volume of fluid.
Proc. 12th WSEAS Int. Conf. App.
Mathematics.
32. Sarker, M.A., and D.G. Rhodes. 2002.
Physical modeling and CFD applied to
hydraulic jump. Cranfield University
Report.
33. Sharp, J. 1974. Observation on hydraulic
jumps at rounded step. J. Hydraul. Div.
ASCE 100( HY6): 787-795.
34. Tokyay, N.D. 2005. Effect of channel
bed corrugations on hydraulic jumps.
Impacts of global climate change
conference, EWRI, 15-19 May,
Anchorage, Alaska, USA.
35. Zhao, Q., and S.K. Misra. 2004.
Numerical Study of a Turbulent
Hydraulic Jump. Proc. 17th Eng. Mech.
Conf. University of Delaware, New
York.

_||_