فهرست مطالب

مجله هیدرولیک
سال سوم شماره 3 (پاییز 1387)

  • تاریخ انتشار: 1387/10/11
  • تعداد عناوین: 5
|
  • صدف نظافت خواه*، حبیب الله بیات صفحه 1

    نقش مهم روند تغییرات فشار حفره ای در مصالح هسته سازه های توده سنگی حجیم مانند موج شکن ها بر پایداری این نوع سازه های هیدرولیکی، سبب شده که یافته های مطالعات مدل های مقیاس دار آنها -که بدون درنظر گرفتن معیار رینولدز طراحی می شوند- به شکل ابهامهایی جدی در تحلیل این سازه ها ظاهر شود. در مقاله حاضر با استفاده از نتایج مطالعه تحلیلی جریان های گذاری غیرماندگار گذرنده از محیط های متخلخل درشت دانه، روشی برای مدل سازی صحیح این جریان ها بر اساس تشابه پاسخ هیدرولیکی مدل و نمونه ارائه شده است. به منظور برآورد گرادیان هیدرولیکی در جریان های گذاری غیرماندگار، از رابطه سه جمله ای حاصل از تعمیم معادله فورش هایمر استفاده شده است. در این راستا و با اتکا به مدلی غیرخطی، نشان داده شده که نسبت مقیاس بین اندازه سنگدانه ها نمی تواند عددی ثابت باشد و متناسب با تغییر رژیم جریان عبوری از محیط متخلخل، توان آن دستخوش تغییر می شود. در انتها با استفاده از نتایج آزمایشگاهی منتشر شده توسط محققان پیشین، سعی شده که گستره اعتبار روش پیشنهاد شده در این پژوهش و توانایی آن در تفسیر صحیح نتایج آزمایشگاهی برآورد شود.

    کلیدواژگان: اثرمقیاس، جریان غیرخطی غیرماندگار، موج شکن های توده سنگی
  • منوچهر حیدرپور *، بهزاد قربانی، ملیحه کیخایی، رحیم پیرمحمدی صفحه 15

    یکی از روش های مهندسی پذیرفته شده در مقابله با مساله آب شستگی پایه پل، قرار دادن قطعات سنگ چین در اطراف پی پل است. تجربه نشان داده است که ذرات سنگ چین اغلب توسط جریانهای سیلابی تخریب شده و لذا چند بار پر کردن اطراف پایه با سنگ چین به منظور جایگزینی قطعه سنگهای حذف شده ضروری می شود. بنابراین توجه به افزایش پایداری سنگ چین، لازم بوده و این به عنوان هدف اصلی این تحقیق، مد نظر قرار گرفته است. در این تحقیق از چهار اندازه سنگ چین که در سه سطح بالاتر، همتراز و پایین تر از سطح بستر قرار گرفته و دو اندازه شکاف پایه که تا بستر امتداد یافته، استفاده شده است. در این مطالعه تاثیر وجود و اندازه شکاف بر پایداری سنگ چین و حداقل ابعاد لازم برای محدوده پوشش سنگ چین بررسی شده است. نتایج به دست آمده در محدوده آزمایشها نشان می دهد که وجود شکاف باعث مقاوم تر شدن و افزایش پایداری سنگ چین می شود که این مساله در شکاف بزرگ بیشتر مشهود است. با بزرگ شدن اندازه سنگ دانه ها از اثر مثبت هر دو اندازه شکاف بر افزایش پایداری سنگ چین کاسته می شود که این کاهش در شکاف بزرگ نسبت به شکاف کوچک بیشتر است. وجود شکاف، محدوده سنگ چین لازم برای کنترل آب شستگی را کاهش می دهد. همچنین بر اساس نتایج مشخص شده است که سنگ چین پایین تر از بستر، بیشترین پایداری و سنگ چین بالاتر از بستر، کمترین پایداری را دارد.

    کلیدواژگان: کنترل آب شستگی، پایه پل، شکاف، پایداری سنگ چین
  • محمود شفاعی بجستان*، کبری نیسی صفحه 29

    در مطالعه حاضر اثر زبری های تصنعی با شکلهای مختلف بر طول پرش هیدرولیکی در کانال های مستطیل افقی مطالعه شده است. زبری های مطالعه شده در این تحقیق به خلاف مطالعات قبلی در مقابل جریان ورودی قرار نگرفته، بلکه در زیر جت ورودی آب قرار دارند. مطالعات در فلومی به طول 5/7 متر و عرض 3/0 متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران انجام شد. جریان فوق بحرانی با احداث سرریز اوجی شکل در فلوم ایجاد و آزمایشها در محدوده عدد فرود 5/4 تا 0/12 انجام شد. در این مطالعه تعداد 48 آزمایش بر روی بستر صاف و بستر با زبری های مستطیل، لوزی، مثلثی، دایره و شش ضلعی انجام گرفت. سطح مقطع زبری ها در مقابل جریان در تمام زبری ها ثابت بودند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که زبری ها باعث کاهش طول پرش هیدرولیکی می شوند و میزان کاهش تابعی از عدد فرود اولیه است. بیشترین کاهش مربوط به زبری های لوزی شکل با 40% کاهش نسبت به شرایط بستر صاف بوده است. در این تحقیق روابطی برای تعیین طول پرش، طول غلتابی و میزان استهلاک انرژی برای زبری های متفاوت ارائه شده است.

    کلیدواژگان: پرش هیدرولیکی، زبری، طول غلتابی، طول پرش، استهلاک انرژی، حوضچه آرامش
  • محمد واقفی، مسعود قدسیان*، سیدعلی اکبر صالحی نیشابوری صفحه 41

    جریان در قوس رودخانه ها تحت تاثیر دو نیروی گرادیان فشار و گریز از مرکز قرار دارد که اندرکنش آنها، جریان ثانویه را به وجود می آورد. در این مقاله به اندازه گیری آزمایشگاهی میدان جریان و آبشستگی در قوس 90 درجه پرداخته شده است. آزمایشها در نوعی کانال آزمایشگاهی با شعاع انحنای ملایم انجام شد. برای اندازه گیری میدان جریان از دستگاه سرعت سنج سه بعدی استفاده شد. همچنین تغییرات توپوگرافی بستر با استفاده از دستگاه لیزری برداشت بستر اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده بیانگر تشکیل جریانی در خلاف جهت جریان ثانویه اصلی، موسوم به جریان ثانویه دوم در نزدیکی ساحل خارجی است. این جریان از مقاطع میانی نیمه اول قوس تا انتهای قوس مشهود است. همچنین قدرت جریان ثانویه اصلی و مقدار چرخش سلولها در موقعیت 45 درجه بیشترین مقدار را دارد. مقایسه ای بین مقاطع مختلف عرضی و افقی انجام و الگوی جریان و آبشستگی تجزیه وتحلیل شد. گردابه های موجود در قوس، تغییرات در جریان ثانویه و چرخش المانها و بحث پیرامون آبشستگی در ساحل خارجی و رسوبگذاری در ساحل داخلی، نکات دیگر مطرح شده در این مقاله است.

    کلیدواژگان: الگوی جریان، قوس 90 درجه، گردابه، جریان ثانویه، توپوگرافی بستر
  • علی عباسی، سعیدرضا صباغ یزدی * صفحه 59

    در این مقاله با توجه به تاثیر افت های اصطکاک و تنش های برشی در جریان های گذرا، روش موثری برای مدل سازی تنش های کلی اصطکاکی در تلفیق با روش حجم محدود در جریان ناماندگار در شرایط عدم جدایی توده آب، با استفاده از معادلات پیوستگی و حرکت جریان یک بعدی در لوله ها ارائه شده است. معادلات به دست آمده، با روش حجم محدود (روش گودنف مرتبه دوم) برای حل مسائل جریان ناماندگار، در مجاری بسته حل شده اند. تنش های کلی گذرای ناشی از اصطکاک جداره ای مجرا، از حل معادلات جریان به دست آمده و با داده های اندازه گیری شده و نتایج مدل های دوبعدی مقایسه شده است. روش ارائه شده برای مدل سازی تنش های کلی اصطکاکی، تطابق خوبی با اندازه گیری های گزارش شده و نتایج مدل سازی با روش دوبعدی آشفته سایر محققان دارد. روش حل معادلات جریان در اینجا فقط به ذخیره سازی اطلاعات جریان در یک گام زمانی نیاز دارد که این نقش قابل توجهی در کاهش زمان محاسبات و نیز حافظه مورد نیاز دارد.

    کلیدواژگان: ضربه قوچ، روش حجم محدود، مدل اصطکاک ناماندگار، مدل یک بعدی
|
  • S. Nezafatkhah, H. O. Bayat Page 1

    As the pore pressure within core materials in rubble mound breakwaters affect the armours stability, it is often necessary to consider scale effects when related designs call for a hydraulic model study based on the Froude criterion. This paper describes findings of an analytical evaluation of unsteady transitional flow regimes through coarse porous media in an attempt to develop a modelling law based on similarities between hydraulic behaviours of the model and the prototype. A non-linear analysis approach based on the so-called modified Forschhiemer equation has been employed in developing necessary equations needed for scale effects assessments. It has been made clear that the grains scale ratio is not a constant and its power varies with variations of the flow regime. The extent of the validity of findings in enabling correct interpretation of experimental results have been examined using available field data published by previous researchers for rubble mound structures.

  • M. Heidarpour, B.Ghorbani, M. Keykhai, R. Pirmohamadi Page 15

    An accepted engineering method to deal with local scouring at bridge piers is to place riprap material around the pier foundation. Field experience has shown that riprap stones often disappear with time, with most severe failure occurring during floods; and refilling is frequently needed to replenish the lost stones. Therefore, notice to riprap stability is necessary and has been the aim of this paper. In this research, four sizes of riprap located above, the same level and below the surface of the streambed and two slot sizes continued to the streambed were used. Effect of presence and size of slot on riprap stability and minimum necessary dimensions for finished riprap covering have been studied. The results obtained in the experiments range; show that riprap is more stable when using slot and this stability is more evident with bigger slot. The performance of the two slot sizes decreases when using the bigger stones. Decrease in performance of the big slot using the bigger stones is more than that of the small slot. Furthermore, results show that the slot decreases the finished riprap covering and consequently the riprap volume will decrease effectively. It has been found that the riprap placed above and below the streambed have the most and the lowest stability, respectively.

  • M. Shafai Bejestan, K. Neisi Page 29

    In this study, effects of shape of roughness elements on the length of hydraulic jump have been investigated experimentally. For the purpose of this study, prismatic roughness elements with different shapes (rectangular, triangular, circular, lozenge and hexangular) have been tested in a rectangular flume 7.5m long and 30cm wide. Experiments were performed in the hydraulic laboratory of Shahid Chamran University, Ahwaz, Iran. The roughed elements are glued on the bed of flume downstream of ogee spillways in such a way that the incoming water jet is just above the element surface. It should be noted that in previous studies the rough elements have been tested such that the incoming jet was at the same level of the element bottom so the elements act as baffle blocks. Each rough element was tested under different flow conditions. The incoming Froude number was in the range of 4.5 to 12. During each test the water surface profile, the roller length and the jump length were measured. In few tests the longitudes and vertical flow velocity were measured. The results indicate that the presence of rough element can reduce the hydraulic jump length and the amount of the reduction depends on the Froude number and the roughness shape. The lozenge element shape was found to produce lesser jump length (up to 40% of the smooth bed jump). Relations have been presented in this study to predict jump length, roller length and the amount of energy which is dissipated. Comparison of this study with previous results reveals that using the rough element can reduce the hydraulic jump as much as the block elements do, and the rough element can not cause separation of flow which might be subject to cavitations.

  • M. Vaghefi, M. Ghodsian, S. A. A. Salehi Neyshabouri Page 41

    Flow is affected by both the pressure gradient and the centrifugal forces in the bend of rivers and their interaction leads to secondary flow. In this study the flow field and scour in a 90 degree bend were experimentally measured. Experiments were carried out in a channel with mild curvature. A three-dimensional Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) was used for measuring the flow field. Also, a laser bed profiler was used for measuring the variation of bed topography. The results show formation of a main secondary flow in the bend and another second secondary flow near the outer bank. The direction of the second secondary flow is opposite to the direction of the main secondary flow. This flow pattern is evident from the middle sections of the first half of the bend up to the end of the bend. The results of flow pattern and bed scour were also addressed. In addition, the vortices in the bend, the changes in the secondary flow and the vortices and the scour pattern at the outer bank and sedimentation at the inner bank are investigated.

  • A. Abbasi, S.R. Sabbagh-Yazdi Page 59

    The waves resulting from instantaneous and complete valve-closure in pressurized pipe systems, propagate upstream and/or downstream in the hydraulic system. The pressure (head) and velocity of the flow (waves) are important parameters in the design of pipeline systems. A simple and efficient approximation to the Vardy–Brown unsteady friction equation is implemented within a FVM solution for unsteady pipe flows. The model is compared with measured data and numerical data produced by a two-dimensional turbulence water-hammer model. The results show that the model is in good agreement with both laboratory and numerical results. The computed minimum and maximum values and the time period of the pressure waves are in close agreement with the 2-D numerical solution and experimental measurements.