عنوان

بررسی اثر بلوک‌ها بر خصوصیات جریان و نوسانات فشار پرش هیدرولیکی در شرایط مختلف جریان بالادست و پایین‌دست حوضچه آرامش,‮‭Investigation of Blocks Effect on the Flow Characteristics and Pressure Fluctuations of the Hydraulic Jump in Different Flow Conditions of Upstream and Downstream of the Stilling Basin‬

شماره

‭۲۲۸۷۶پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

بررسی اثر بلوک‌ها بر خصوصیات جریان و نوسانات فشار پرش هیدرولیکی در شرایط مختلف جریان بالادست و پایین‌دست حوضچه آرامش

عنوان اصلي به زبان ديگر

‮‭Investigation of Blocks Effect on the Flow Characteristics and Pressure Fluctuations of the Hydraulic Jump in Different Flow Conditions of Upstream and Downstream of the Stilling Basin‬

نام نخستين پديدآور

/سید نصرالله موسوی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: کشاورزی

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ‮‭۱۳۹۹‬

نام توليد کننده

، میرزائی

نام خاص و کميت اثر

‮‭۲۰۱‬ص‬

متن يادداشت

چاپی - الکترونیکی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

مهندسی آب گرایش سازه‌های آبی

زمان اعطا مدرک

‮‭۱۳۹۸/۰۶/۲۰‬

کسي که مدرک را اعطا کرده

تبریز

متن يادداشت

چکیده :بررسی نوسانات فشار کف حوضچه‌های آرامش ناشی از پدیده پرش هیدرولیکی با توجه به احتمال بروز آسیب‌های قابل توجه در دوران بهره‌برداری از این سازه‌ها از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار می‌باشد .اندازه‌گیری فشارهای نوسانی پرش هیدرولیکی در سازه‌های با مقیاس واقعی، پیچیده می‌باشد .بنابراین، اطلاعات کمی در مورد نوسانات فشار در منابع علمی موجود می‌باشد .در تحقیق حاضر، خصوصیات جریان و فشارهای نوسانی ناشی از پرش هیدرولیکی آزاد و مستغرق مورد بررسی قرار گرفته است .نقاط فشار در پایین‌دست سرریز اوجی در امتداد خط مرکزی کف حوضچه‌های آرامش تیپ یک و دو ‮‭USBR‬ واقع شده است .آزمایشات در یک فلوم آزمایشگاهی با مقادیر مختلف دبی جریان ‮‭(Q)‬ شامل‮‭۳۳‬ ،‮‭۴۳‬ ،‮‭۵/۴۷‬ ،‮‭۷/۵۲‬ ، ‮‭۵۵‬ و ‮‭۴/۶۰‬ لیتر بر ثانیه با اعداد فرود اولیه ‮‭(Fr۱)‬ در محدوده ‮‭۱۲/۷‬ تا ‮‭۴۶/۹‬ انجام گرفته است .مدل آزمایشگاهی سرریز اوجی شکل با ارتفاع ‮‭۷۰‬ سانتی‌متر و حوضچه‌های آرامش بر اساس معیارهای ‮‭USBR‬ طراحی شده‌اند .حوضچه آرامش تیپ دو ‮‭USBR‬ شامل بلوک‌های پای تندآب و آستانه انتهایی دندانه‌دار بوده و حوضچه آرامش تیپ یک ‮‭USBR‬ دارای بستر صاف می‌باشد .میدان فشار در پرش هیدرولیکی مستغرق به منظور کمک به درک بهتر فرآیند استهلاک انرژی و طراحی بهینه حوضچه‌صهای آرامش مورد بررسی قرار گرفته است .داده‌های فشار نقاط واقع در کف حوضچه با استفاده از شش دستگاه ترانسدیوسر فشار با فرکانس ‮‭۲۰‬ هرتز در مدت زمان ‮‭۹۰‬ ثانیه برداشت شده است .پرش هیدرولیکی در دو حالت متفاوت آزاد و مستغرق با مقادیر مختلف نسبت استغراق ‮‭(S)‬ شامل‮‭۱‬ ،‮‭۰۵/۱‬ ،‮‭۱/۱‬ ،‮‭۲/۱‬ ، ‮‭۳/۱‬ و ‮‭۴/۱‬ تشکیل شده است .در تمام آزمایش‌ها، انواع مختلف پرش آزاد و مستغرق در حوضچه‌های آرامش، با تنظیم سرریز لولایی واقع در انتهای فلوم تشکیل شده است .نتایج حاصل از اندازه‌گیری داده‌ها با استفاده از ترانسدیوسرهای فشار به صورت سری زمانی فشارهای هیدرودینامیکی می‌باشد .برای آنالیز داده‌های فشار برداشت شده از روش‌های مختلف آماری استفاده شده است .بر اساس آنالیز ابعادی، اثر هر کدام از متغیرهای بی‌بعد هندسی و هیدرولیکی بر پارامترهای فشار پرش هیدرولیکی با مقادیر مختلف ‮‭S‬ برای اعداد فرود مختلف ارزیابی شده است .در تحقیق حاضر، پارامترهای بی‌بعد مختلف از جمله راندمان استهلاک انرژی‮‭(t)‬ ، ارتفاع نظیر فشار متوسط‮‭(X)‬ ، انحراف معیار نوسانات فشار‮‭(X)‬ ، ضریب شدت نوسانات فشار‮‭(C'P)‬ ، ضریب حداکثر نوسان فشارهای مثبت‮‭)+ (CP‬، ضریب حداکثر نوسان فشارهای منفی‮‭(CP)‬ ، ضریب چولگی‮‭(Ad)‬ ، ضریب کشیدگی ‮‭(K)‬ و ارتفاع نظیر فشار با احتمال وقوع تجمعی معین ‮‭k‬ درصد ( ‮‭(k‬ بررسی شده است .مقادیر پارامترهای فشار تابع‮‭Fr۱‬ ، ‮‭S‬ و موقعیت نقطه ‮‭(X)‬ می‌باشند .نتایج این تحقیق با داده‌های سایر محققان بر روی حوضچه‌های صاف مقایسه شده است .نتایج نشان داد که با افزایش مقادیر ‮‭Q‬ در پاییندست سرریز، مقادیر ‮‭Fr۱‬ در ابتدای پرش آزاد کاهش می‌یابد .برای یک مقدار معین‮‭Fr۱‬ ، با افزایش مقادیر‮‭S‬ ، پارامتر ‮‭t‬ به تدریج به صورت خطی کاهش می‌یابد .در پرش هیدرولیکی واقع در حوضچه‌های تیپ یک و دو، حداکثر تغییرات چگالی طیفی توان در فرکانس‌های پایین در محدوده ‮‭۵‬ هرتز رخ داده که بیانگر وجود گردابه‌ها با مقیاس بزرگ بوده و ناشی از غلبه نیروهای ثقل می‌باشد .نوسانات فشار در نقاط ابتدایی حوضچه آرامش، بیشتر از نقاط انتهایی می‌باشد .با افزایش فاصله از پنجه سرریز، تلاطم جریان در ناحیه تقریبی یک سوم ابتدای حوضچه‌ها افزایش یافته و شدت نوسانات فشار دارای مقدار حداکثر می‌باشد .تابع چگالی احتمال ‮‭(PDF)‬ در پرش هیدرولیکی از توزیع نرمال تبعیت نمی‌نماید .نوسانات مثبت فشار در ابتدای حوضچه دارای فرکانس نسبتا زیاد در مقایسه با نوسانات منفی فشار می‌باشند .در نتیجه، ضریب ‮‭Ad‬ در این نقاط دارای مقادیر مثبت و حداکثر بوده و دنباله منحنی ‮‭PDF‬ به سمت راست کشیده می‌شود .همچنین ضریب ‮‭K‬ در این نقاط، بیشتر از مقدار مربوط به توزیع نرمال بوده و منحنی ‮‭PDF‬ به سمت بالا کشیده شده است .میزان کاهش ‮‭Xmax‬ در حوضچه تیپ دو نسبت به تیپ یک در پرش آزاد، در حدود ‮‭۳۴‬ درصد می‌باشد .کاهش مقادیر ‮‭Xmax‬ در پرش مستغرق با ‮‭S=۱.۰۵‬ و ‮‭S=۱.۴‬ نسبت به پرش آزاد، در حوضچه تیپ یک به ترتیب در حدود ‮‭۳۷‬ و ‮‭۶۴‬ درصد و در حوضچه تیپ دو به ترتیب در حدود ‮‭۷‬ و ‮‭۴۷‬ درصد می‌باشد .میزان کاهش ‮‭CPmax‬ در حوضچه تیپ دو نسبت به تیپ یک در پرش آزاد در حدود ‮‭۳۸‬ درصد می‌باشد .مقادیر ‮‭CPmax‬ در اعداد فرود مختلف با افزایش پارامتر ‮‭S‬ کاهش می‌یابد .متوسط کاهش ضرایب‮‭max + CP‬و ‮‭|CP|max‬ در پرش آزاد برای حوضچه تیپ دو نسبت به تیپ یک، به ترتیب برابر با ‮‭۳۵‬ و ‮‭۲۷‬ درصد می‌باشد .مقادیر ‮‭k‬ با افزایش درصد احتمال وقوع تجمعی افزایش می‌یابند .بر اساس آنالیز عدم قطعیت، مقادیر متوسط درصد عدم قطعیت کل در حالت بی‌بعد در سطح اطمینان ‮‭۹۹‬ درصد ‮‭(Ur/r)‬ پارامتر ‮‭X‬ در پرش آزاد حوضچه‌های تیپ یک و دو به ترتیب برابر با ‮‭۸۷/۱‬ و ‮‭۴۵/۱‬ درصد می‌باشند .در پرش مستغرق، مقادیر متناظر به ترتیب برابر با ‮‭۰۲/۱‬ و ‮‭۹۸/۰‬ درصد می‌باشند .در تحقیق حاضر، یک سری روابط جدید برای تخمین پارامترهای بی‌بعد فشار در پرش آزاد و مستغرق برای حوضچه‌های تیپ یک و تیپ دو پیشنهاد شده است .نتایج تحقیق حاضر می‌تواند در طراحی دقیق‌تر و ایمن‌تر ضخامت دال کف حوضچه‌های آرامش سودمند بوده و هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری را کاهش می‌دهد

متن يادداشت

max coefficients of free jumps in the Type II basin in comparison with the Type I basin decrease about 35 and 27 , respectively. The k values increase with increment of the percentage of the cumulative occurrence probability. Based on the uncertainty analysis, the average values of the dimensionless total standard uncertainty at the 99 confidence level (Ur/r) for the X parameter in free jumps of the Type I and II basins are obtained around 1.87 and 1.45 , respectively. The corresponding values in submerged jumps are about 1.02 and 0.98 , respectively. In this study, a series of new original relationships have been proposed to estimate the dimensionless pressure parameters in free and submerged jumps for Type I and II basins. The results of the present study can be useful in more accurate and safe design of the floor slab thickness of stilling basins and reduce the operation and maintenance costs|CP| Investigation of pressure fluctuations on the bed of the stilling basins caused by the hydraulic jump phenomenon is of utmost importance due to the possibility of significant damages during the operation of these structures. It is complicated to measure the fluctuating pressures of hydraulic jumps in the real-scale structures. Therefore, little information is available on pressure fluctuations in the literature. In the present study, hydraulic parameters of the flow and fluctuating pressures caused by hydraulic jumps have been investigated in the free and submerged conditions. Pressure points are located at the downstream of an Ogee spillway along the centerline of the bottom of the USBR Type I and II stilling basins. Experiments were carried out in a laboratory flume with different flow discharge (Q) including 33, 43, 47.5, 52.7, 55 and 60.4 liters per second with the incident Froude numbers (Fr1) in the range of 7.12 and 9.46. The laboratory model of the Ogee spillway with 70 cm height and stilling basins were designed according to the USBR criteria. The USBR Type II basin includes chute blocks and a dentated end sill, and the USBR Type I basin has a smooth bed. The pressure field in submerged hydraulic jumps has been investigated to help better understanding the energy dissipation process and optimum designing the stilling basins. The pressure data of the points on the basins bed were collected using the six pressure transducers with 20 Hz frequency in a duration of 90 seconds. Hydraulic jumps have been established in two different types, including free and submerged jumps with different values of the submergence ratio (S) consists of 1, 1.05, 1.1, 1.2, 1.3 and 1.4. In all experiments, different types of free and submerged jumps have been formed in stilling basins, by adjusting the hinged weir, downstream of the flume. The results of data measurement using pressure transducers are the time series of hydrodynamic pressures. Different statistical methods have been used to analyze the collected data pressure. Based on dimensional analysis, the effect of each dimensionless geometric and hydraulic variables on the pressure parameters of hydraulic jumps with different S values for different Froude numbers has been evaluated. In the present study, different dimensionless parameters such as energy dissipation efficiency (t), mean pressure head (X), standard deviation of pressure fluctuations (X), intensity coefficient of pressure fluctuations (CP), maximum positive pressure fluctuation coefficient (CP+), maximum negative pressure fluctuation coefficient (CP), skewness coefficient (Ad), kurtosis coefficient (K) and pressure head with a certain cumulative probability of occurrence (k ) have been investigated. Pressure parameters are dependent on Fr1, S, and the dimensionless position (X). The results of this study have been compared with data from other researchers on smooth basins. The results showed that by increasing the Q values at the downstream of the spillway, the Fr1 values decreased at the beginning of free jumps. For a given value of Fr1, as the values of S increase, the t parameter gradually decreases linearly. In the hydraulic jumps beneath the USBR Type I and II stilling basins, the maximum variations of the power spectral density have occurred at low frequencies in the range of 5 Hz, indicate the presence of large-scale vortices due to the dominance of gravity forces. The pressure fluctuations at the initial points of the stilling basins are greater than at the end points. As the distance increases from the spillway toe, the flow turbulence increases in the approximate region of one-third of the basins, and the intensity of the pressure fluctuations has a maximum value. The probability density function (PDF) in hydraulic jumping does not follow the normal distribution. Positive pressure fluctuations at the beginning of the basins have a relatively high frequency than negative pressure fluctuations. As a result, the Ad coefficient has positive and maximum values, and the tail of the PDF curve is drawn to the right. Also, the K coefficient at these points is greater than the value of the normal distribution, and the PDF curve is drawn upwards. The Xmax value in the Type II basin decreases around 34 compared to the Type I basin in free jumps. The reduction of Xmax values in submerged jumps with S=1.05 and S=1.4 is about 37 and 64 than free jumps in the Type I basin, and 7 and 47 in the Type II basin, respectively. The CPmax value in the Type II basin decreases around 38 compared to the Type I basin in free jumps. The CPmax values in different Froude numbers decrease with increasing S parameter. The CP+max and

عنوان اصلي به زبان ديگر

‮‭Investigation of Blocks Effect on the Flow Characteristics and Pressure Fluctuations of the Hydraulic Jump in Different Flow Conditions of Upstream and Downstream of the Stilling Basin‬

مستند نام اشخاص تاييد نشده

موسوی، سید نصرالله

مستند نام اشخاص تاييد نشده

Mousavi, Seyed Nasrollah

مستند نام اشخاص تاييد نشده

فرسادی‌زاده، داود، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

سلماسی، فرزین، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

حسین‌زاده دلیر، علی، استاد مشاور

يادداشت عمومي

سیاه و سفید

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی