اثر زبری بر شدت نوسانات فشار در حوضچه آرامش با واگرایی ناگهانی

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

مهناز کریمی ¹ , سید حبیب موسوی جهرمی ² , محمود شفاعی بجستان ³

1 - دانشجوی دکتری؛ رشته سازه های آبی؛ دانشکده مهندسی علوم آب؛ دانشگاه شهید چمران اهواز؛ اهواز؛ ایران
2 - استاد؛ دانشکده مهندسی علوم آب؛ دانشگاه شهید چمران اهواز؛ اهواز؛ ایران
3 - استاد؛ دانشکده مهندسی علوم آب؛ دانشگاه شهید چمران اهواز؛ اهواز؛ ایران

تاریخ دریافت : 1392/07/18 تاریخ پذیرش : 1393/11/13 تاریخ انتشار : 1393/09/30

کلید واژه: بستر زبر, پرش هیدرولیکی, حوضچه واگرای ناگهانی, نوسانات فشار,

چکیده مقاله :

حوضچه‌های آرامش با واگرایی ناگهانی از جمله سازه‌های مستهلک کننده انرژی هستند که در پایین‌دست سرریزها، دریچه‌ها و تنداب‌ها کاربرد فراوانی دارد. استهلاکانرژیدرپرش هیدرولیکی در نتیجه گرداب‌های تلاطمی بزرگ مقیاس (macro-scale turbulence)می‌باشد که با نوسانات شدید فشارهمراه است و باید در طراحی حوضچه مورد توجه قرار گیرد. از طرفی وجود زبری در بستر حوضچه می‌تواند سبب تغییر رفتار خطوط جریان و تشکیل گرداب‌ها در طول پرش گردد و تاکنون اثر آن بر میزان مشخصات هیدرودینامیکی پرش مورد مطالعه قرار نگرفته است. در این مطالعه آزمایش‌ها در یک فلوم نسبتاً بزرگ به عرض 8/0 و طول 12 متر، در حوضچه واگرای ناگهانی با نسبت واگرایی (B1/B2) برابر با 33/0 و در محدوده اعداد فرود بین 4 تا 5/9 مورد بررسی قرار گرفت. فشارهای هیدرودینامیکی در بستر فلوم توسط دستگاه ترانسدیوسر ثبت شده است. نتایج نشان داد که وجود زبری در بستر حوضچه باعث کاهش شدت نوسانات تلاطمی پرش شده است. ماکزیمم ضریب شدت نوسانات فشار (CPmax) در پرش واگرای زبر تا مقدار 023/0به دست آمده که تقریبا 53 درصد نسبت به پرش واگرای صاف و 70 درصد نسبت به پرش کلاسیک کاهش یافته است. حداکثر ضرایب نوسانات فشار در ابتدای پرش و در فاصله 15 الی 30 درصد از طول پرش رخ می‌دهد. حداکثر مقدار ضریب CP+ وCP+ تا 08/0 به دست آمده است. علاوه بر ضرایب بدون بعد نوسانات فشار، توزیع طولی فشار و نوسانات فشار تعیین شده و مقادیر بحرانی در طول پرش به دست آمده است.

چکیده انگلیسی:

Stilling basins with sudden expansions are one of the energy dissipater structures. This structure has many applications downstream of hydraulic structures, such as spillways, sluice gates and chutes. In the jump, the pressure fluctuations resulting from intense macro-scale turbulence must be carefully considered during the design of the structure. Roughness can also cause changes in the behavior of stream line and vortices. So far its effects on the hydrodynamic characteristics of the jump have not been studied. In this study many tests are conducted in a relatively large flume size of 0.8 meter wide and 12 meter length. Channel expansions ratio (B1/B2) was 0.33 and data are presented for Froude numbers from 4-9.2. Measurements were conducted in the bed of flume by means of pressure transducers systems. The final results of this study show that roughness decreases Intensity of fluctuating pressure in sudden expansion stilling basin. Test results were compared with those of smooth sudden expansion jump and classical jump which indicates that the peak values of RMS dimensionless pressure fluctuations (Cp'), are 53% lower than smooth sudden expansion jump and are reduced 70% compared with classical jump. Intensity of fluctuating pressure at the position of about (0.15-0.3) Lj, can reach the maximal value. Peak values of RMS dimensionless pressure fluctuations C'p max up to 0.023 and maximum positive (negative) deviation Cp-and Cp-values up to 0.08 were obtained. In addition to dimensionless coefficients of pressure fluctuations, the longitudinal distribution of pressures and determined pressure fluctuations and extreme values occurring during flow are obtained.