فهرست مطالب

مجله هیدرولیک
سال چهارم شماره 4 (زمستان 1388)

  • تاریخ انتشار: 1388/10/11
  • تعداد عناوین: 5
|
  • حسین شریعتی*، سعید رضا خداشناس، کاظم اسماعیلی صفحه 1

    آبشستگی پایه های پل خسارت زیادی به پل وارد می آورد. در روش های مستقیم کنترل این پدیده، به منظور افزایش مقاومت بستر، از سنگ چین استفاده می شود. در روش های غیرمستقیم برای کاهش آبشستگی ناشی از جریان رو به پایین و گرداب نعل اسبی، از تجهیزاتی مانند طوق، شکاف و صفحات مستغرق استفاده می شود. در تحقیق حاضر، عملکرد طوق مربعی و طوق دایره ای در مدل تک پایه استوانه ای بررسی شده است. نتایج نشان داده که استفاده از هر دو نوع طوق به ویژه در زیر سطح بستر، باعث کاهش عمق آبشستگی می شود. نوع مربعی نسبت به دایره ای، عملکرد بهتری در کاهش عمق آبشستگی داشته است. طوق مربعی کاهش 70 درصدی و طوق دایره ای کاهش50 درصدی در عمق آبشستگی را نسبت به حالت بدون طوق ایجاد کرده اند.

    کلیدواژگان: آبشستگی، طوق، پایه پل، آب زلال
  • اکبر صفرزاده گندشمین صفحه 13

    در این مقاله، الگوی جریان سه بعدی در حالت آشفته برای آبگیری جانبی از قوس 180 درجه با استفاده از مدل آشفتگی RSM در نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده و روشVOF برای شبیه سازی روند تغییرات سطح آب در محل تقاطع و داخل آبگیر به کار رفته است. مدل آشفتگی و روش مزبور ضمن پیش بینی مناسب توزیع سرعت در داخل میدان، تغییرات ایجاد شده در سطح آب را نیز به خوبی پیش بینی می کند. نتایج نشان داد که در آبگیری از قوس رودخانه علاوه بر ناحیه چرخشی داخل آبگیر (مشابه آبگیری از مسیر مستقیم)، یک ناحیه سکون در داخل کانال اصلی و در نزدیکی جدار داخلی قوس، در فاصله کوتاهی پس از دهانه ورودی آبگیر، به دلیل جریان شدید عرضی تشکیل می شود. الگوی جریان داخل آبگیر به صورتی است که ناحیه چرخشی و جریان های مورب نزدیک بستر، باعث ایجاد ناحیه ای گوه شکل در دهانه آبگیر می شوند. مقایسه این پدیده با نتایج آزمایشگاهی محققین قبلی نشان داد که ناحیه مزبور به طور مشخص توسط ذرات رسوب بستر(در مدل آزمایشگاهی) تشکیل گوه ای مثلثی شکل داده و باعث تجمع رسوبها در دهانه آبگیر می شوند. موقعیت نسبی خطوط تقسیم جریان های سطحی و تحتانی در آبگیری از قوس کاملا با حالت آبگیری از مسیر مستقیم متفاوت بوده و تفاوت مزبور، نقش جریان ثانویه ناشی از قوس را در کنترل رسوب ورودی از طریق جریان های تحتانی به داخل آبگیر به خوبی نشان می دهد.

    کلیدواژگان: آبگیر جانبی، قوس رودخانه، جریان آشفته، جریان ثانویه، شبیه سازی عددی، نرم افزار فلوئنت
  • محمد فیاض، مرتضی کلاهدوزان * صفحه 33

    در تحلیل شکل، موقعیت و سایر ویژگی های جریانهای هیدرولیکی با گرادیان شدید، شرایط مرزی پیچیده و غیر مستقیم، معادلات غیر خطی، دامنه متغیر محاسبات و اثر متقابل شدید فازهای مختلف جریان بر یکدیگر، مهمترین عواملی هستند که در تحلیل باید درنظر گرفته شوند؛ لذا مدل سازی دقیق این جریان ها، جزو پیچیده ترین مسائل محاسباتی محسوب می شود. در تحقیق حاضر نوعی روش لاگرانژی، چند فازی، بدون شبکه و سه بعدی به نام MP-MPS (Multi Phase Moving Particle Semi-implicit) بر مبنای روش حرکت ذرات به صورت نیمه ضمنی MPS توسعه داده شده که برای حل معادلات جریانهای لزج با آشفتگی بالا و مدل سازی دقیق پدیده های هیدرولیکی با گرادیان شدید مانند شکست سد قابل کاربرد است. معادلات سه بعدی لزج در مدل چند فازی برای فازهای گاز، سیال و مرز صلب (جامد) توسعه داده شده است. اثر فازهای مختلف بر یکدیگر در معادلات اعمال و تغییرات فازها به صورت همزمان در مدل سازی درنظر گرفته شده است. برای نمایش توانایی و دقت مدل از مثالهای شکست سد در حالتهای مختلف شرایط مرزی پایین دست و شکست موج استفاده شده و نتایج حاصل از این مدل با نتایج اندازه گیری های آزمایشگاهی و مدل های عددی موجود در این زمینه مقایسه شده است. نتایج نشان دهنده دقت بالای روش ارائه شده در مدل سازی جریانهای پیچیده ای مانند شکست سد است.

    کلیدواژگان: روش لاگرانژی، مدل چند فازی، روش MPS، چگالی ذره، شعاع موثر، گرادیان شدید هیدرولیکی
  • مجتبی مهرآیین، مسعود قدسیان * صفحه 51

    در مقاله حاضر نتایج به دست آمده از 63 آزمایش در زمینه آبشستگی توسط جت های دیواره ای سه بعدی ارائه شده است. زاویه جت های مورد مطالعه نسبت به افق از 0 تا 20 درجه و محدوده عدد فرود ذرات از 9/3 تا 8/12 و نسبت عمق پایاب به قطر نازل از 5/1 تا 19 متغیر بود. در این تحقیق نخست سازوکار آبشستگی ناشی از این نوع جت و سپس اثر زاویه قرارگیری جت دیواره ای نسبت به افق بر شرایط مختلف عمق پایاب و اثر عدد فرود ذرات بر ابعاد حفره آبشستگی مطالعه و روابط مناسبی ارائه شده است. نتایج نشان داد که میزان کاهش عمق حفره آبشستگی با افزایش عمق پایاب بیشتر می شود. در جت های مایل نیز مانند جت های افقی، برای عمق پایاب مقدار بهینه ای وجود دارد که افزایش و کاهش عمق پایاب نسبت به آن باعث افزایش عمق حفره آبشستگی می شود. این مقدار از عمق پایاب با افزایش زاویه جت نسبت به افق افزایش می یابد. ابعاد حفره آبشستگی به جز در چند مورد خاص که در مقاله آورده شده، در جت های مایل کمتر از جت های افقی است. با توجه به نتایج می توان گفت که از جت های مایل می توان به عنوان راه حلی برای کاهش ابعاد حفره آبشستگی جت های دیواره ای استفاده کرد.

    کلیدواژگان: مطالعات آزمایشگاهی، آبشستگی، جت سه بعدی، جت مایل، جت دیواره ای
  • محمد بی جن خان، صلاح کوچک زاده *، عبد الحسین هورفر صفحه 71

    سرریز یکی از رایج ترین سازه های اندازه گیری جریان است که به صورت های مختلفی طراحی شده و به کار رفته است. سرریزهای لبه تیز دایره ای امتیازهای ویژه و کاربردهای متنوعی دارند، اما به دلایلی کمتر استفاده می شوند. در این تحقیق روابط حاکم بر جریان عبوری از سرریز دایره ای لبه تیز ارزیابی و به کمک مفهوم حساسیت هیدرولیکی سازه، روابطی ساده برای برآورد جریان عبوری از سرریز ارائه شده که ضریب آن به سادگی قابل واسنجی است. نتایج نشان می دهد که حساسیت نسبی سرریز دایره ای در محدوده 25/1 تا 2 قرار دارد که از مقادیر مربوط به سرریز مثلثی کمتر است، اما نسبت به حساسیت نسبی سرریز مستطیلی، در محدوده ای بیشتر و در محدوده ای دیگر کمتر است. کاربری روابط پیشنهادی، به کمک داده های آزمایشگاهی ارزیابی و چنین نتیجه گیری شد که با استفاده از روابط ارائه شده در این تحقیق، دامنه وسیعی از داده ها با خطایی کمتر از 5/2% قابل پیش بینی است.

    کلیدواژگان: سرریزهای لبه تیز، سرریزهای دایره ای، حساسیت هیدرولیکی، اندازه گیری جریان
|
  • H. Shariati *, S.R. Khodashenas, K. Esmaili Page 1

    Scouring around bridge piers causes serious damages to these structures all around the world every year. In order to control this phenomenon, riprap is placed around the piers to increase streambed resistance (direct method). However, in indirect method, some partitions such as collar slot and submerged vanes are used to reduce scouring caused by horseshoe vortex and downstream flow. In this research, effect of two types of square and circular collar on a single cylindrical model has been investigated. The results showed that using the two kinds of collar, especially below bed level decreased the scour depth. Square collar was more effective than circular one in decreasing the scour depth. The square and circular collars showed 70% and 50% decrease in the rate of scour depth, respectively, as compared to pier without any collar.

  • A. Safarzadeh Page 13

    In this paper the 3D turbulent flow field through lateral intake in a 180 degree curved channel is numerically simulated using the RSM turbulence model as implemented in the Fluent software and the VOF technique is used to model the free surface at junction region and along the intake system. The used turbulence model and the VOF technique are able to predict the velocity field and furthermore the simulated water surface profiles have good agreement with measurements.Results of simulations show that in this case, similar to the lateral diversion in the straight channel, a separation zone forms along the intake and moreover due to the presence of the strong lateral flow, a stagnation zone forms along the inner bank of the main channel, downstream of the junction region. The flow field through the intake is so that the separation zone and the oblique near bed stream lines cause the formation of a wedge like zone at intake entrance. Investigation of previous experimental observations shows that this zone coincides with a triangular shaped sediment point bar in movable bed case.The depth varying structure of the dividing stream surface is completely different from the lateral diversion in the straight channel and this difference highlights the role of secondary flows in curved channels in controlling the sediment entry to the lateral intakes.

  • M. Fayyaz, M. Kolahdouzan * Page 33

    Analyzing of shape, location and other properties of propagating waves involve complicated boundary conditions, nonlinear equations, variant domain and intensive effect of various flow phases on each others. These properties have made waves modeling one of the most complicated computational problems. In this research a Lagrangian, multiphase, meshless and three dimensional method called MP-MPS (Multi Phase Moving Particle Semi-implicit) have been developed based on the MPS method. The MPS method is applicable in solving turbulent flow equations such as prorogating near shore waves. In the multi phases model of MP-MPS the three dimensional and viscous equations have been extended for three phases of gas, liquid and solid. In this way different phase’s counteraction effect have been exerted in the equations by some variables, so the phase changes are modeled synchronically. The dam breaking and wave propagating problems have been applied to show the ability and accuracy of the model. The results have been compared against experimental and analytical models. Comparison of model results against applied methods of primary researches represents the accuracy and applicability of modified methods and algorithms deployed in the developed model.

  • M. Mehraein, M. Ghodsian * Page 51

    In this paper the results of 63 experiments about the inclination wall jets are presented. The angle of the jets changed from 0 to 20 degree and the densimetric Froude number of the jet change between 3.9 to 12.8. the tailwater ratio changed between 1.5 to 19. The scour mechanism due to 3D inclined wall jets is investigated. The effect of the jet angle for different values of the tailwater depth ratio and different values of the densimetric Froude number of the jets are studied. By using the densimetric Froude number of the jets, tailwater depth ratio and jet angle appropriate equations for estimating the scour hole dimensions are presented. The results show that by increasing the tailwater depth ratio decreasing of the dimensions of the jets are increased. There is a critical tailwater depth that beyond which by increasing or decreasing the tailwater depth the scour hole depth increases. The critical tailwater depth is increased by increasing the jet angle. In general the scour hole dimensions decreases by increasing the jet angle. Therefore, the inclined jets can be used as a procedure for decreasing the scour hole dimensions.

  • M. Bijankhan, S. Kouchakzadeh *, A.H. Hoorfar Page 71

    Weirs are the most common hydraulic structures for discharge measurement. Variety of weir types have been developed and used so far. Sharp crested circular weirs provide specific advantages and could be employed in different circumstances. However, the complex discharge relationship of these weirs limits their applications. In this study the currently available complex relationships of sharp crested circular weirs have been investigated and based on the hydraulic sensitivity concept, simple yet practical and reliable discharge evaluation relationships were proposed accordingly. It was shown that the relative sensitivity of circular weir is restricted to 1.2 to 2 which is lower than that of triangular weir, whereas it might be higher or lower than the sensitivity of rectangular weirs based on the range of non dimensional head value. The validity of the proposed relationships was examined according to the available experimental data which showed that for a very wide range of the employed data the discharge could be evaluated with a marginal error of less than 2.5%.