عنوان

بررسی عددی و آزمایشگاهی مسیر جت¬های ریزشی

Number

پ۲۹۱۰۱

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بررسی عددی و آزمایشگاهی مسیر جت¬های ریزشی

First Statement of Responsibility

علی طاهری اقدم

Name of Publisher, Distributor, etc.

کشاورزی

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۲

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۴۴ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسی آب- سازه¬های آبی

Date of degree

۱۴۰۱/۰۴/۲۸

Text of Note

جریان آب ورودی از روی سدها دارای انرژی زیادی است که در صورت عدم اتلاف این انرژی، جریان آب عبوری می¬تواند خسارات جبران ناپذیری را به سد و سازه¬های پایین دست آن وارد کند. یکی از راه¬های اتلاف این انرژی اضافی، خروج آب به صورت جت¬های ریزشی به حوضچه¬های استغراق است. جت¬های آب ریزشی اغلب باعث فرسایش و آبشستگی پایین¬دست سازه می¬شوند و به تکیه¬گاه¬ها و کانال پایین¬دست رودخانه تاثیر می¬گذارند. قدرت تخریبی این جت¬ها به عوامل متعددی بستگی دارد که در این میان می-توان به عدد فرود جت، هندسه آبراهه، ارتفاع ریزش، قطر مجرای ریزش یا قطر دریچه خروجی سد، عمق پایاب، سرعت جت خروجی از سرریز و یا دریچه و ارتفاع آب پشت سد اشاره کرد. آگاهی دقیق از محل برخورد جت¬ها در پایاب سدها به طراحان در جانمایی دقیق و مطمئن حوضچه¬های استغراق کمک شایانی می¬کند. در کار تحقیقاتی حاضر به بررسی عددی و آزمایشگاهی خط مسیر جریان خروجی از جت¬های ریزشی آزاد و تحت فشار پرداخته می¬شود. برای شبیه¬سازی عددی از نرم افزار انسیس فلوئنت استفاده شد و کار آزمایشگاهی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تبریز انجام گرفت. نتایج نشان داد که برد جت ریزشی آزاد و تحت فشار در کار آزمایشگاهی کمتر از مقدار محاسبه شده آن با استفاده از روابط ریاضی موجود پرتابه و نمونه شبیه¬سازی شده عددی است. این اختلاف ممکن است به دلیل تاثیر مقاومت هوا در مسیر حرکت جت¬های ریزشی ¬باشد. هیچ یک از معادلات ارائه شده برای محاسبه مسیر جت¬های ریزشی آزاد و تحت فشار اثر مقاومت هوا را در نظر نگرفته¬اند. معادلات پرتابه در محاسبه مسیر حرکت جت¬های ریزشی، برای جت ریزشی آزاد و تحت فشار به ترتیب و به طور متوسط خطای 21 و 26 درصدی نشان دادند. برای به حداقل رساندن این خطاها، در رساله حاضر معادلات پرتابه اصلاح شدند. علاوه بر این، نتایج نشان داد که با کاهش عرض مقطع خروجی جت ریزشی آزاد و افزایش بار آبی (هد) گذرنده از روی سرریز سد، جت ریزشی آزاد در فاصله دورتری از بدنه سد به زمین برخورد می¬کند. همچنین با افزایش قطر در یک دبی ثابت، محل برخورد جت تحت فشار به زمین از پای سازه کمتر و با افزایش دبی در یک قطر ثابت، محل برخورد جت به زمین از پای سازه بیشتر می¬شود. نتایج شبیه¬سازی عددی نشان داد که فشار و همچنین سرعت در محل برخورد جت¬های ریزشی آزاد و تحت فشار به زمین دارای بیشترین مقدار است که باید در طراحی¬ها مورد توجه قرار گیرد. علاوه بر موارد ذکر شده، در تحقیق حاضر طول شکست جت¬های ریزشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت اولیه جت ریزشی آزاد و تحت فشار، طول شکست جت در راستای افق بیشتر می¬گردد. دو عدد خیلی مهم نیز در پدیده گسستگی کاربرد دارند که یکی عدد رینولدز و دیگری عدد وبر است. بزرگ بودن عدد رینولد نشان دهنده قدرتمند بودن اغتشاشات درون جریان و کوچک بودن عدد وبر به معنی قدرتمند بودن نیروهای کشش سطحی است. در ادامه کار تحقیقاتی حاضر، توانایی شبکه عصبی مصنوعی و مدل درختی M5 نیز در تخمین مسیر حرکت جت¬های ریزشی آزاد و تحت فشار مورد بررسی قرار گرفت و نتایج این دو مدل با روش رگرسیونی مقایسه شد. نتایج نشانگر قدرت قابل قبول این دو مدل در پیش¬بینی مسیر حرکت جت¬های ریزشی آزاد و تحت فشار می¬باشد. به طور کلی مقاومت هوا تاثیر قابل توجهی در مسیر حرکت جت¬های ریزشی آزاد و تحت فشار دارد و باید در طراحی¬ها مورد توجه قرار گیرد.

Text of Note

Abstract The inlet water flow over the dams has a lot of energy that if this energy is not lost or dissipate, the flowing water can cause irreparable damage to the dam and downstream structures. One way to dissipate this extra energy is to get water out of the jets into the Plunge pool. Water free jets often cause erosion and scouring downstream of the structure, affecting the abutments and the downstream canal. The factors that influence these effects include the jet Froude number, channel geometry, falling height, cross sectional diameter or the dam outlet gate diameter, downstream water depth, outlet jet velocity, and the height of the water behind the dam. Accurate knowledge of the downstream jet impact location helps designers properly locate plunging pools. The purpose of this study is to investigate the trajectory of pressurized and free falling jets and to determine their location downstream of the dam. Ansys-Fluent software is used for numerical simulation and laboratory tests are carried out in the hydraulic laboratory of University of Tabriz, Iran. The results showed that the measured jet trajectory and the values extracted from the jet projectile equations are not the same for both free falling and pressurized jets. This discrepancy may be due to the effect of air resistance on flow. The existing jet trajectory equations do not incorporate air resistance. Projectile equations in calculating the trajectory of falling jets have an average error of 21 and 26% for free falling and pressurized jets, respectively. To minimize this discrepancy, the projectile equations were corrected in this theses. In addition, by reducing the outlet cross section of the free fall jet and increasing the head passing through the dam overflow, the free fall jet reaches the ground at a greater distance from the dam body. Also the result for pressurized jet showed that by increasing the diameter of dam outlet at a constant discharge, the location of impact of the impinging jet to the ground from the dam toe is decreases and with increasing discharge at a constant diameter of outlet, the place of impact of the pressurized jet to the ground from the toe of the dam is increases. The results of the numerical simulation showed that the pressure and also the velocity at the point of impact of the free-falling and pressurized jets to the ground have the highest value that should be considered in designs. In addition to the mentioned cases, in the present study, the breaking length of falling jets was investigated. The results showed that with the increase in the initial velocity of the free-falling jet and pressurized jet, the length of the jet break increases along the horizon. Two very important numbers are also used in the breaking length subject, one is the Reynolds number and the other is the Weber number. A large Reynolds number indicates the strength of the disturbances in the flow, and a small Weber number means the strength of the surface tension forces. In the continuation of the present study, the ability of Artificial Neural Network and M5 tree model was also investigated in estimating the movement trajectory of free falling and pressurized jets and the results of these two models were compared with the regression method. The results show the acceptable power of these two models in predicting the movement trajectory of free falling and pressurized jets. In general, air resistance has a significant effect on the movement trajectory of free falling and pressurized jets and should be considered in designs.

Variant Title

Experimental and Numerical Investigation of the Trajectory of Falling Jets

Entry Element

‏طاهری اقدم‏،

Part of Name Other than Entry Element

علی ‏

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

‏حسین زاده دلیر، ‏

Entry Element

‏سلماسی،

Entry Element

‏عباسپور،

Entry Element

‏آبراهام،

Part of Name Other than Entry Element

علی ‏

Part of Name Other than Entry Element

فرزین ‏

Part of Name Other than Entry Element

اکرم ‏

Part of Name Other than Entry Element

جان ‏

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز