۱۶۸۵۶پ
per
بررسی اثر زبری بر روی نوسانات فشار در پرش هیدرولیکی روی شیب معکوس
/پرستو پارسامهر
: کشاورزی
، ۱۳۹۶
چاپی
فاقد کلیدواژه
دکتری
مهندسی کشاورزی- مهندسی سازه های آبی
۱۳۹۶/۰۲/۰۹
تبریز
پرش هیدرولیکی یک جریان متغیر سریع در مجاری روباز است که نقش مؤثری در استهلاک انرژی جنبشی جریان در پایین‌دست سازه‌های آبی ایفا می‌کند .این پدیده هیدرولیکی در واقع تغییر ناگهانی جریان از حالت فوق بحرانی به زیربحرانی است که همراه با تغییرات محدوده وسیعی از مقیاس تلاطم می‌باشد .اتلاف انرژی در پرش هیدرولیکی همراه با نوسانات بزرگ فشار با فرکانس کم است که می تواند باعث ایجاد خسارت و فرسایش شده و امنیت سازه را به خطر اندازد .ابعاد این سازه‌ها بستگی مستقیم به مشخصات پرش هیدرولیکی دارد از این رو به منظور اقتصادی کردن این سازه‌ها، مطالعات گسترده‌ای بر روی مشخصات پرش هیدرولیکی و چگونگی کنترل آن و یا به حداقل رساندن ابعاد آن صورت گرفته است .از جمله در سال‌صهای اخیر مشخص گردیده است که بکارگیری اجزای زبر در بستر حوضچه‌های آرامش می‌تواند در کاهش ابعاد پرش مؤثر باشد .در تحقیق حاضر تاثیر اجزای زبر غیرممتد لوزی شکل بر خصوصیات و نوسانات فشار در پرش هیدرولیکی در محدوده اعداد فرود ۳/۴ ۳/۱۲ در شیب افقی و دو شیب معکوس مورد بررسی قرار گرفته است .پارامترهایی چون پروفیل سطح آب، پروفیل قائم سرعت و نوسانات فشار دینامیکی در طول پرش با دقت اندازه‌گیری شد .تجزیه و تحلیل نتایج تحقیق حاضر نشان داد که وجود شیب معکوس بستر در پرش هیدرولیکی بر روی بستر زبر باعث کاهش بیشتر عمق ثانویه و طول پرش کلاسیک می‌شود بطوری‌که میزان کاهش عمق ثانویه در شیب معکوس ۵/۲ درصد به اندازه ۴۲ درصد و کاهش طول پرش به اندازه ۲۹/۴ درصد نسبت به پرش کلاسیک می‌باشد .علت این کاهش را می‌توان افزایش جریان‌های گردابی دانست که باعث افزایش تنش برشی بستر می‌گردد .با توجه به تجزیه و تحلیل آماری نوسانات فشار دینامیکی بستر مشخص گردید شیب معکوس و اجزای زبر سبب کاهش نوسانات فشار می‌گردند .بحرانی‌ترین منطقه از لحاظ بوجود آمدن حداکثر نیروهای دینامیکی در پرش بر روی بستر زبر و شیب معکوس، در طول بی بعد >۱۰ x/y۱ می‌باشد
Hydraulic jump is a rapidly varied flow in open channels which perform an effective role in dissipation of the kinetic energy of flow at downstream of water structures. Actually, this hydraulic phenomenon is a sudden transition from a supercritical to subcritical flow with a broad range of turbulence Scales. Energy dissipation of hydraulic jump occurs with Low-frequency large scale pressure fluctuations which can cause damage and erosion and endanger the security of the structures. The dimensions of these structures are directly related to the characteristics of the hydraulic jump. Hence in order to develop economically viable structures extensive studies have been carried out on the characteristics of hydraulic jumps, and the identifying methods for the controlling of this phenomena or the minimizing of its dimensions. Recent studies have shown that installing roughness elements on the bed of stilling basin floors can be very effective in the decreasing of the size of the hydraulic jump. In the present study, the effects of discontinuous roughness elements of lozenge shape on the characteristics and fluctuations of pressure in hydraulic jump over horizontal and two adverse slopes at the Froude numbers ranging from ۴.۳ to ۱۲.۳ have been investigated. The parameters such as water surface profiles, vertical velocity profiles and pressure fluctuations along the length of the jump measured carefully. The analysis of the results of the present study show that, the adverse slope of the bed at hydraulic jump on the rough bed reduce the sequent depth and length of the jump. As the reduction value of sequent depth at the adverse slope ۰f ۲.۵ is ۴۲ and the reduction value of length of the jump is ۲۹.۴ in comparison to the classic jump. This can be attributed to the increasing of the turbulence of the flow which increases the shear stress rate of the bed. According to the Statistical Analysis of dynamic pressure fluctuations it was determined that the adverse slope and roughness elements decrease the pressure fluctuations of the bed. The critical area in terms of creation of maximum dynamic forces in the hydraulic jump on the rough bed and adverse slope, is at the dimensionless length of x/y۱<۱۰
پارسامهر، پرستو
فرسادی زاده، داود، استاد راهنما
حسین زاده دلیر، علی، استاد راهنما
عباسپور، اکرم، استاد مشاور
نصر اصفهانی، محمدجواد، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
