به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "حوضچه آرامش" در نشریات گروه "عمران"

تکرار جستجوی کلیدواژه «حوضچه آرامش» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • جواد احدیان*، مسعود حکمی، محمود شفاعی بجستان، سید محسن سجادی

    یکی از معروف ترین پدیده های هیدرولیکی برای کاهش انرژی جریان، پرش هیدرولیکی می باشد که در پایین دست سرریز سدها در مقاطع رودخانه ها و سازه های تاسیس شده در کانال های آبیاری و زهکشی به کار می رود. کنترل و کاهش انرژی جنبشی حاصل از این پدیده در فواصل کمتر از محل تشکیل اهمیت فراوانی دارد. از نمونه سازه های استهلاک می توان به زبری بستر و احداث حوضچه های آرامش و ایجاد واگرایی اشاره کرد اما باید گفت که موجب نوسان فشار شده و سبب آسیب رسیدن به بستر کانال و رودخانه می شود. وجود جت مقابل بصورت مستغرق می تواند این نوسان فشار را کاهش دهد و جریان را در پایین دست به زیربحرانی تغییر دهد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی وجود سیستم جت مستغرق بر ویژگی پرش هیدرولیکی نامتقارن در بستر موج دار بوده است تا بتوان این پدیده را کنترل کرد و از ایمنی سازه ها و بستر در پایین دست اطمینان حاصل نمود. بدین جهت آزمایش ها در یک فلوم با سرریز اوجی ثابت با محدوده دبی اصلی 26 الی 67 لیتربرثانیه و 3 دبی جت مستغرق متقابل انجام گرفت. نتایج حاصل از این بررسی نشان داد که بستر موج دار در محدوده مقطع واگرای تدریجی، طول پرش را نسبت به عدم وجود آن کاهش داده و تغییرات عمق جریان نیز کمتر شده است. همچنین، تاثیر جت مقابل به شکل مستغرق، این روند را بهبود بخشید؛ بطوریکه استهلاک انرژی بطور میانگین 25 الی 30 درصد و طول پرش، تا 50 درصد کاهش یافت. لذا نقش موثر این ترکیب سیستم جت و بستر موج دار پیوسته نشان داده شد.

    کلید واژگان: پرش هیدرولیکی, حوضچه آرامش, افت انرژی, مقطع واگرایی و جت مستغرق
    J. Ahadiyan*, Masoud Hakami, M. Shafaei Bajestan, Seyed Mohsen Sahadi

    One of the most famous hydraulic phenomena to reduce flow energy is hydraulic jump, which is used downstream of dam overflows in river sections and structures established in irrigation and drainage canals. It is very important to control and reduce the kinetic energy resulting from this phenomenon at smaller distances from the place of formation. Among the examples of depreciation structures, we can mention the roughness of the bed and the construction of stilling basin and making expansion, but it must be said that it causes pressure fluctuations and damage to the bed of the canals and river. The existence of the submerged jet can reduce this pressure fluctuation and change the flow downstream to subcritical. The purpose of this research was to investigate the presence of a submerged jet system on the characteristic of asymmetric hydraulic jump in corrugated beds so that this phenomenon can be controlled and ensure the safety of structures and beds downstream. For this reason, the experiments were carried out in a flume with a fixed peak overflow with a central flow rate range of 26 to 67 liters per second and 3 mutual submerged jet flow rates. This investigation showed that the corrugated bed in the region of gradual expansion has reduced the length of the jump compared to its absence and the changes in the flow depth have also decreased. Also, the impact of the opposite jet in the submerged shape improved this process; So that energy consumption was reduced by 25-30% and jump length by 50%. Therefore, the effective role of this combination of jet system and continuous corrugated bed was shown.

    Keywords: Hydraulic jump, Stilling basin, Energy loss, Expansion section, submerged jet
  • محمدرضا رئیسی دهکردی*، رضا فقانی، شهرزاد مدیری
    برای جلوگیری از خسارات ناشی از انرژی فوق العاده آب در سرعت های فوق بحرانی و نیز به منظور از بین بردن انرژی اضافی سینتیک موجود در چنین آبی، عموما لازم است از سازه های خاصی به نام انرژی گیرنده (Energy Dissipators) که در پایین دست جریان ساخته میشود استفاده نمود. این گونه سازه ها علاوه بر ازبین بردن انرژی آب، وسیله ای برای کنترل و مهار پرش هیدرولیکی (Control of Hydraulic Jump)  و بوجود آوردن شرایط جهت وقوع آن در یک موقعیت مکانی خاص نیز به شمار میرود. در این پژوهش که به روش تحقیقی توصیفی گردآوری شده است، پس از معرفی و شناخت پرش هیدرولیکی و حوضچه آرایش به تحقیقات در رابطه با نحوه آرایش هندسی حوضچه های آرامش  پرداخته است و در نهایت سه نسبت متفاوت گسترش و پنج ارتفاع متفاوت لبه های سرریز مورد بررسی قرار گرفتند.
    کلید واژگان: پرش هیدرولیکی, حوضچه آرامش, جریان رودخانه ای, آرایش هندسی, عدد فرود
    Mohammadreza Raeisi Dehkordi *, Reza Faghani, Shahrazad Moderi
    In order to prevent damages caused by the extraordinary energy of water at supercritical speeds and to eliminate the additional kinetic energy in such water, it is generally necessary to use special structures called (Energy dissipators) that are made downstream.In addition to removing water energy, these structures are also a mean of controlling and restraining hydraulic jump and creating conditions for its occurrence in a specific location.In this research, which has been compiled by descriptive research method, after introducing and recognizing hydraulic jump and resting basin, researches on the geometric arrangement of resting ponds were investigated and finally three different expansion ratios and five different heights of overflow edges were investigated.
    Keywords: Hydraulic jump, Stilling basin, River Flow, Geometric Arrangement, Froude number
  • آیرین تقی نیا، سید امین اصفری پری*، محمود شفاعی بجستان، ایمان احمدیان فر

    یکی از روش های معمول استهلاک انرژی در پایین دست سدها، بهره جستن از پدیده پرش هیدرولیکی است. در این مطالعه با هدف کاهش طول پرش هیدرولیکی با استفاده از جت آب، چند مدل شکاف در سرریز و حوضچه آرامش جهت خروج جت آب ایجاد شده است که شامل ایجاد شکاف در بدنه سرریز، شکاف در کف حوضچه آرامش و قرار گیری شکاف در انتهای حوضچه آرامش می باشد. این شکاف ها در پنچ فاصله (چسبیده به سرریز) ، 20 ، 40 ، 60 و 80 درصد طول پرش هیدرولیکی حالت شاهد در نظر گرفته شده اند. آزمایشات در دبی های 16،12،8 لیتر بر ثانیه و با سطح مقطع ثابت جت صورت گرفته است. نتایج نشان داد که ایجاد جت در انتهای حوضچه آرامش در مقایسه با دیگر مدل ها، بیشترین تاثیر را در کاهش طول پرش هیدرولیکی داشته به طوریکه در دبی ماکزیمم و حالت جت چسبیده به سرریز طول پرش را بین 80 تا 88 درصد نسبت به حالت بدون جت کاهش داده است. همچنین استفاده از جت باعث کاهش تراز سطح آب بالادست سرریز شده، به طوریکه در دبی ماکزیمم تراز آب بالادست حدود 7/5 درصد کاهش یافته است.

    کلید واژگان: طول پرش هیدرولیکی, جت, استهلاک انرژی, حوضچه آرامش
    Ariian Taghinia, Seyed Amin Asghari Pari *, Mahmood Shafai Bejestan, Iman Ahmadianfar
    Introduction

    The purpose of controlling hydraulic jump order to prevent damages caused by energy water in supercritical speeds of the research. To control the hydraulic jump and to prevent damage caused by water energy at supercritical speeds, at the end of structures such as spillways, special structures called energy dissipation are used which are built downstream. A further part of the research carried out by various researchers is expressed. Results show that the rough bed in comparison with the smooth bed, will decrease the jump relative depth in an average of 56.7 percent and the relative energy dissipation increases 69 percent and the shear modulus increases 2.6 percent. The goal of this study is reducing the hydraulic jump ̓s length to prevent the damage caused by the energy of water and reducing the length of the stilling basin, in the supercritical flow that passing the spillways.

    Materials and Methods

    The experiments had performed in a flume with a width of 0.3 m, a length of 10 m, its height that was 0.75 m at first 2.5 m of the flume and 0.45 m in its remaining flume length, and zero slopes in the hydraulic laboratory of Behbahan Khatam Al-Anbia University of Technology. In all experiments, hydraulic characteristics including jump length, rolling length, crossing discharge from the spillway, crossing discharge from the jet, second depth, tail water depth, water depth the back of the spillway, water height on the spillway, spillway water head recorded. The flow depth measured depth gauge with an accuracy of 0.1 mm at three fixed points and their average. In this research in order to determine the best model of energy dissipation and economization of the stilling basin with smaller dimensions for modeling the using several methods such as creating a slot in the spillway-body, on the floor of the stilling basin, and end of the stilling basin. In total 65 experiments with a Froude number of 4.56 to 10.18 were performed. In all experiments, the cross-section of the slot (jet) was constant and discharge was 16,12,8 L/s.

    Results and Conclusions

    Four series of experiments with different landings were performed to determine the evaluation of different models to reduce the length of the hydraulic jump and select the best model. The first stage test (control test) will be used using a without jet spillway to determine the jet flow rate and compare the jump length with other models. The results of these experiments, similar to previous studies, show that with increasing discharge spillway, the Froude number decreases, and the length of the jump and the length of the roll increase. The experiment of the second series (slot in the body of the spillway) By creating a slot with an angle of 45 degrees in the body of the spillway, we came to the conclusion that the slot in the body of the spillway was able to reduce the jump length between 14.28 to 4.76 percent in different flows. Third stage experiment (slot in the floor) Comparison of the results of the tests of the effect of the slot in the floor spillway with the control experiments showed that the use of the slot in the floor of the spillway at all distances reduced the hydraulic jump length compared to the control experiments at similar discharges. Also, the effect of using a slot in the floor on reducing the length of the hydraulic jump has increased as the slot approaches the spillway. The best way to reduce the jump length is related to the slot attached to the spillway, which has reduced the jump length by 59 to 67% for different discharges of the spillway compared to without a jet mode. Third Stage Experiment (slot in floor) Comparison of the results of the stilling basin floor impact tests the free experiments showed that the use of the stilling basin floor slot at all distances reduced the hydraulic jump length compared to the free experiments at similar discharges. Also, the effect of using the slot in the floor on reducing the length of the hydraulic jump has increased with the slot approaching the spillway, so that the best way to reduce the jump length is related to the gap attached to the overflow, which is 59 to 67% for different discharges without jet reduced. Fourth Stage Experiment ( the jet at the end ) The jet at the end of the stilling basin at all distances experiments showed that the jet at the jump was submerged because the momentum caused by the discharge passing through the flow over the spillway caused it to push water. The spillway water a submerged jump mode has been created the jump energy has been depleted. The experiments showed all discharge inflow tested, the closer the jet is to the spillway, the best jump length. The best mode was to reduce the jump length of the jet attached to the spillway, which reduces the jump length by 80 to 88% in different discharges to the spillway compared to without a jet mode.

    Conclusion

    In these experiments, by examining the effect of the jet on different models, the results showed that using the jet at the end of the stilling basin at different distances and discharges has a better performance compared to other models. The jet at the end in the stilling basin had a jump length of maximum discharge 88% reduction, the slot jump length in the floor of the stilling basin 67.42% reduction and finally the slot jump length in the spillway body 14.28% reduction, which has the lowest reduction in jump length compared to other models of this research .In this study, the jet at the end of the stilling basin in different discharges reduces the level of the upstream water level, which in the maximum flow was able to reduce the upstream water level by 5.67%.

    Keywords: Length of hydraulic jump, Jet, Energy dissipation, Stilling basin
  • حسین خلیلی شایان، جواد فرهودی*، علیرضا وطن خواه

    در حالت های کاربردی مانند بهره برداری دریچه های موازی، شرایطی رخ می دهد که با عملکرد صرف دریچه میانی یا دریچه کناری از مجموعه دریچه ها، پرش هیدرولیکی به صورت متقارن یا نامتقارن در طول و عرض حوضچه آرامش، توسعه یابد. در این تحقیق، بر اساس معادله اندازه حرکت، روابطی نظری جهت تعیین نسبت اعماق ثانویه پرش هیدرولیکی واگرای ناگهانی به صورت تابعی از عدد فرود اولیه و نسبت عرض جریان خروجی به عرض حوضچه آرامش، استنتاج گردید. ملاحظه گردید نسبت اعماق ثانویه علاوه بر پارامترهای فوق، به عملکرد متقارن یا نامتقارن دریچه ها و طول نسبی پایه های جداکننده، بستگی دارد. بر اساس نتایج حاصل از برداشت های آزمایشگاهی، ضمن واسنجی معادله محاسبه اعماق ثانویه، روابطی جهت تعیین طول توسعه یافتگی پرش هیدرولیکی واگرای ناگهانی در شرایط وجود و عدم وجود آستانه، ارایه گردید. مشاهده شد با کاهش عرض جریان خروجی به عرض کانال پایین دست، کاهش ارتفاع آستانه و کاهش طول نسبی پایه های جداکننده، نسبت اعماق ثانویه کاهش و طول توسعه یافتگی افزایش می یابد. نتایج نشان داد در حالت عملکرد صرف دریچه میانی و در شرایطی که طول پایه های جداکننده از 38 درصد طول پرش هیدرولیکی کلاسیک کمتر باشد، عدم تقارن پرش هیدرولیکی، تشدید می گردد. در طول های کمتر پایه های جداکننده، مقدار عدم تقارن پرش هیدرولیکی حاصل از عملکرد دریچه میانی نسبت به عملکرد دریچه کناری، بیشتر بوده که در نتیجه طول توسعه یافتگی بیشتر و عمق ثانویه کمتری را به دنبال دارد. با افزایش طول پایه های جداکننده، طول توسعه یافتگی پرش هیدرولیکی ناشی از عملکرد دریچه کناری بیشتر شده و نسبت اعماق ثانویه کاهش می یابد.

    کلید واژگان: پرش هیدرولیکی واگرا, حوضچه آرامش, دریچه های موازی, معادله اندازه حرکت
    Hossein Khalili Shayan, Javad Farhoudi *, Alireza Vatankhah
    Introduction

    In practical applications, for instance, at the downstream of hydraulic structures, in some cases the width of the basin may be larger than the upstream supercritical flow (sudden expansion in flow section). In such cases, an expanding hydraulic jump with symmetrical or asymmetrical shape will be developed at the downstream. Under the design of three parallel gates, the operation of the side or middle gate can be lead to the asymmetrical or symmetrical hydraulic jump, respectively. According to the position of jump toe, expanding hydraulic jump can be classified into four types. The present study focuses on a T-shaped hydraulic jump which the toe is established at the beginning of the divergence section.Most of the previous studies are related to the symmetrical expanding hydraulic jump. In this case, the downstream diverging channel is symmetric on the central axis of the channel. However, a systematic study investigating the effect of symmetry and asymmetry on the expanding hydraulic jump was not found in the literature. In this study, using the momentum principle, some theoretical equations were derived to determine the sequent depths ratio of symmetrical and asymmetrical expanding hydraulic jump. Also, some regression relations were proposed to estimate the length of expanding hydraulic jump. The new proposed equations were also extended for the presence of a sill. The equations were calibrated using available experimental data from this study and the literature. This research also considered the characteristics of expanding hydraulic jump under the symmetrical and asymmetrical operation of parallel gates.

    Methodology

    To calibrate the new proposed relations and investigate the effects of different parameters on the expanding hydraulic jump characteristics, two experimental data sets were used. In addition to the data set from Bremen (1990), the experimental data from the present study were used. The data were collected from a hydraulic model of three parallel radial gates for operating the side or middle gate which corresponds with the asymmetrical or symmetrical expanding hydraulic jump, respectively. The experiments provided a wide range of different parameters as the approaching Froude number, hydraulic jump length, sequent depths ratio, divergence ratio, sill height and relative length of gate separator wall.

    Results and discussion

    Equation (4) was developed to determine the ratio of the sequent depths of expanding hydraulic jump based on the Momentum equation. For the presence of a sill, a combination of Equations (4), (7) and (8) can be used to calculate the ratio of sequent depths under the asymmetric and symmetric developments, respectively.Determining the ratio of the sequent depths requires the calculation of the adjacent water depths of the closed gates. For this purpose, in addition to developing the regression equation (Equation 13), Equation (12) was proposed which based on the calculation of the hydraulic jump profile. It was observed that under the calibration range, the regression equation is more accurate. However, Equation (12) is recommended for the range outside of the experimental observations. The results showed that:As the divergence ratio increases, the ratio of sequent depths approaches to the classic hydraulic jump.By decreasing the relative length of the gate separator wall and decreasing the width of the gate on the downstream channel width, the relative depth at the side gate and consequently the ratio of the sequent depths will decrease.For the lower length of separator wall and under operation of the middle gate, more lengths are needed to develop the jump than the side gate. However, as the length of the separator wall increases, the length and sequent depth of hydraulic jump due to the side gate increases on the middle gate.In the presence of a sill, the relative length of hydraulic jump decreases and the ratio of secondary depths increases.It was observed that the hydraulic jump due to the operation of the middle gate leans toward the left or right side of the channel due to oscillatory behavior.Under operating the middle gate and in the absence of a sill, an asymmetric hydraulic jump is formed in the channel face when the length of the separator wall is less than 38% of the classical hydraulic jump length. For the presence of a sill, the minimum length of the separator wall decreases to about 26%.By decreasing the initial depth of the hydraulic jump on the width of the gate and converting the output jet into a linear jet, the relative development length will increase.
    As the sill height increases, the difference in the depths attached to the side gates will decrease and the hydraulic jump will develop more symmetrically.As the relative height of the sill decreases, the minimum length of the separator wall to form a symmetrical hydraulic jump in the flanks, increases.

    Conclusion

    This research developed a set of theoretical and regression relationships for estimating the length and sequent depth ratio of expanding hydraulic jump. Moreover, the effects of sill height, divergence ratio and the length of the gate separator wall, were investigated. This study compares the effects of side and middle gate operations based on the variation of jump length and sequent depth ratio. The results can be used as a guide for the hydraulic structures operators to reduce the asymmetric severity of the expanding hydraulic jump and achieve the complete development under the minimum length.

    Keywords: Expanding hydraulic jump, Stilling basin, Parallel gates, Momentum equation
  • فاطمه جعفری، علی اکبر صالحی نیشابوری *
    یکی از راهکارهای موثر برای استهلاک انرژی پاییندست سازه های هیدرولیکی مانند سرریزها، تنداب ها و دریچه ها، پرش هیدرولیکی است. از جمله سازه های استهلاک انرژی، بلوک های آرام کننده) Baffle blocks (است که در قسمت میانی حوضچه به منظور اتلاف انرژی به صورت متمرکز کار گذاشته می شود و عملکرد آن بلوکها در حالت پرش هیدرولیکی مستغرق متفاوت از پرش هیدرولیکی آزاد است؛ به طوری که در پرش هیدرولیکی مستغرق همراه با بلوک، جریان میتواند تنها به صورت دو نوع رژیم اتفاق بیافتد؛ جریان منحرف شده به سطح (Deflected Surface Jet) یا بطور مختصر رژیم) DSJ (و یا به صورت جت دیواره ای دوباره متصل شونده (Reattaching Wall Jet) یا بطور مختصر رژیم) RWJ (. در این مقاله به بررسی تاثیر پارامترهای فاصله بلوکها از دریچه، ارتفاع بلوکها، شکل بلوکها و عدد فرود جت ورودی بر روی استهلاک انرژی ناشی از بلوکها پرداخته شده است. بدین منظور از نرم افزار فلوئنت برای شبیه سازی جریان استفاده شده است. میدان محاسباتی با استفاده از شبکه منشوری گسسته شده است. برای دقت بیشتر از مدل آشفتگی هفت معادلهای RSM استفاده شد که در درستی آزمایی نتایج بهتری تولید کرد. در مجوع 05 مدل برای مقادیر مختلف پارامترهای فوق طراحی و اجرا شد و درصد استهلاک انرژی تحت شرایط مختلف به دست آمد. نتایج بیانگر این است که عدد فرود مقطع بازشدگی دریچه مهم ترین عامل در استهلاک انرژی به شمار میآید. همچنین دیده شد با کم شدن فاصله بلوکها از دریچه ورودی، درصد استهلاک انرژی زیاد میشود؛ مشروط به اینکه شرایط هیدرولیکی و هندسی منجر به ایجاد رژیم DSJ شوند.
    کلید واژگان: استهلاک انرژی, پرش هیدرولیکی مستغرق, بلوک های میانی, شبیه سازی عددی, حوضچه آرامش
    Fatemeh Jafari, S. Ali Akbar Salehi Neyshabouri *
    The hydraulic jump takes place in both natural and manufactured systems. As it can be seen in streams, rivers and water distribution and irrigation networks formed downstream of hydraulic structures such as spillways, sluice gates, and drops. Generally, it is necessary to construct special structures downstream of flow in order to prevent damage caused by the high energy of water in supercritical velocities and also to dissipate the extra kinetic energy of hydraulic jumps. Stilling basin is one of these structures which is constructed downstream of spillways or waterfalls. Baffle blocks are often used to stabilize the jump, decrease its length and increase the energy dissipation. In order to make stilling basin with its dissipating equipment effective, the design should be in a way that the tailwater depth becomes greater than or equal to the sequent depth, otherwise, the jump doesn’t occur completely and will be swept out of the basin, resulting in scour of the downstream channel. If the flow rates become more than the design discharge, the tailwater depth will be greater than the one required for a free hydraulic jump. These situations are common in low head hydraulic structures including low diversion dam spillways and gates. Under such conditions, the hydraulic jump will be submerged. For submerged hydraulic jumps with blocks, two different types of flow have been observed, the deflected surface jet regime (DSJ) and reattaching wall jet regime (RWJ). There was also a transition state in which the flow could be changed from one state to the other by some external disturbance. In this article, a numerical study was conducted to investigate the influence of some parameters, consist of block height and shape, Froude number and distance of blocks from the gate, on the performance of submerged hydraulic jumps with blocks as energy dissipators. 3D RANS simulations have been applied by Fluent software. RSM turbulence model was used which illustrated much precise results in verification. In total fifty-four models with different geometrical and hydraulic situation according to the four mentioned parameters have been created and the percentage of dissipating energy is presented in each case to find the most effective condition. It was observed that the Froude number is the most important factor in the study of dissipating energy; such that the percentage of dissipating energy increases almost ten percent per one unit raise in Froude number. Furthermore, the existence of a slope at the back of blocks does not have an effect on energy dissipating, but it can be implemented to avoid cavitation. In addition, the percentage of dissipating energy goes up as the blocks are mounted closer to the gate and also provided the condition which leads to the deflected surface jet regime. The more turbulence in the deflected surface jet regime makes the desirable condition in which baffle blocks perform more efficiently as energy dissipators in comparison to reattaching wall jet regime. Finally, it can be concluded that for effective energy dissipation, block dimensions and all conditions should be provided in a way to form submerged hydraulic jump as the deflected surface jet regime.
    Keywords: Energy dissipation, submerged hydraulic jumps, baffle blocks, numerical simulations, stilling basin
  • اکبر صفرزاده *، طاهر باهر طالاری
    در این تحقیق، هیدرودینامیک سه بعدی سد انحرافی میل مغان در یک محدوده 500 متری و با لحاظ نمودن تمامی اجزای هیدرولیکی موجود از جمله دریچه های قطاعی و حوضچه آرامش با روش شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) مدل سازی عددی شده و به ازای سناریوهای مختلف بهره برداری، علل وقوع تخریب حوضچه های پایین دست مشخص گردیده است. برای صحت سنجی نتایج، منحنی عملکرد هیدرولیکی یکی از دریچه های قطاعی با داده های ارائه شده توسط مشاور طراح سد و همچنین روابط موجود در مراجع مقایسه شده است. همچنین عکس های برداشت شده از محدوده مطالعاتی با الگوی جریان های حاصل از مدل عددی نیز مقایسه شده است. نتایج نشان داد که به ازای بهره برداری متقارن از سد، در تمامی حالات، پرش هیدرولیکی پایین دست دریچه ها در داخل حوضچه آرامش رخ می دهد؛ اما در بازشدگی های زیاد دریچه های قطاعی، به دلیل ارتفاع زیاد آستانه انتهایی حوضچه آرامش، ضمن وقوع پدیده انسداد، جریان خروجی از حوضچه، مجددا فوق بحرانی شده و بر روی حوضچه حفاظتی، پرش هیدرولیکی دوم شکل می گیرد. بواسطه واگرا بودن دیواره های پایین دست و نیز تشکیل جریان فوق بحرانی در خروج از حوضچه حفاظتی، پرش هیدرولیکی دیگری به صورت پرش دایره ای شکل می گیرد. نوسانات فشار ناشی از پرش های فوق، عامل اصلی اعمال بار دینامیکی به بلوک های بتنی منعطف، گسست اتصال بین بلوک ها و تخریب حوضچه حفاظتی بوده است. در حالت بهره برداری نامتقارن، امکان خروج پرش هیدرولیکی از حوضچه آرامش و تشدید شرایط نامناسب هیدرولیکی وجود دارد.
    کلید واژگان: سد میل مغان, حوضچه آرامش, پرش هیدرولیکی, مدل عددی, دریچه قطاعی
    Akbar Safarzadeh*, Taher Baher
    In this research 3D hydrodynamics of Mill-Mugan diversion dam at a domain with a length of 500 meters was simulated numerically using large eddy simulation (LES) method. All of the components of the dam such as radial gates and stilling basin were considered and the causes of destruction occurrence at the downstream basins were investigated under various operating conditions. Simulated stage-discharge curve of a single radial gate was compared with data reported by dam consultant and also with relationships available in the literature, which confirms the validation of the numerical model. Furthermore, flow patterns of the numerical model were compared with images taken from the study area. Study domain were discretized using 25 million cells. Numerical simulation was performed using parallel processing and to provide the steady state condition, simulation was continued for up to 1000 seconds. Results showed that in all scenarios of the symmetric operating condition, hydraulic jump downstream of the radial gates formed inside the main stilling basin. However, the high end sill caused hydraulic obstruction and as the subcritical flow passed over the sill, critical flow formed at its top followed by a supercritical flow thereafter. Consequently, another hydraulic jump occurred when flow reached the subcritical flow in the protection trench, located downstream of the main stilling basin. Due to the diverging geometry of the side walls, a radial hydraulic jump occurred further downstream. Hydraulic jumps exert strong dynamic loads to the flexible concrete blocks inside the protection trench and it causes rupture of the chains connecting the concrete blocks. Under asymmetric operating conditions of the radial gates, hydraulic jump is swept out of the main stilling basin and it exacerbates unfavorable hydraulic conditions downstream of the dam.
    Keywords: Hydraulic jump, Mill-Mugan dam, Numerical model, Radial gate, Stilling basin
  • معصومه رستم آبادی*
    اگر متغیرهای زیادی که سطوح متعددی دارند در بررسی یک پدیده هیدرولیکی موثر باشند، یافتن ترکیب بهینه از طریق بررسی فاکتوریل کامل ترکیبات بسیار وقت گیر و پرهزینه می باشد. در بسیاری از علوم دیگر به جای روش فاکتوریل کامل، از روش تاگوچی برای طراحی مطالعات استفاده می شود. روش تاگوچی از ترکیبات فاکتوریلی جزئی بهره می برد و ضمن کاهش تعداد آزمایش ها، مقایسه موزون تمام متغیرها را تضمین می کند. این روش در مطالعات هیدرولیکی کمتر مورد توجه بوده است. لذا در پژوهش حاضر به مقایسه نتایج مطالعات طراحی شده با روش های تاگوچی و فاکتوریل کامل در تاثیر پارامترهای ارتفاع و موقعیت بلوک های آرام کننده جریان در شرایط هیدرولیکی مختلف به منظور کنترل آبشستگی پایین دست حوضچه آرامش پرداخته شده است. از نتایج آزمایشگاهی Fahmy Abdelhaleem (2013) استفاده شده است. هدف از این کار بررسی این مسئله است که آیا با استفاده از روش تاگوچی و کم نمودن تعداد آزمایش ها می توان نتایج نزدیک به نتایج مربوط به انجام تمام آزمایش های طراحی شده با روش فاکتوریل کامل را حاصل نمود. اگر پاسخ مثبت باشد، چه مقدار خطا در نتایج وارد خواهد شد، از طرفی مقدار بهینه بدست آمده برای هر متغیر تا چه حد قابل اتکاست. همچنین مقدار صرفه جویی مالی و زمانی ناشی از کاربرد روش تاگوچی در یک پدیده هیدرولیکی چقدر است. بنابراین ضمن تحلیل نتایج آزمایشگاهی، سطوح بهینه متغیرهایی که از طراحی مطالعات با روش تاگوچی بدست آمده با نتایج بدست آمده از روش فاکتوریل کامل از جنبه های مختلف مقایسه شده است. نتایج نشان داد روش تاگوچی به جای 80 آزمایش، با استفاده از 25 آزمایش، با دقت خوب و نزدیک به نتایج طرح فاکتوریل کامل، ترکیب بهینه پارامتر های موثر بر پدیده را پیش بینی نموده و منجر به صرفه جویی بیش از 70 درصد در زمان کل انجام آزمایش ها شده است. از طرفی مقدار عمق آبشستگی نسبی پایین دست با ترکیب بهینه پیش بینی شده با روش های تاگوچی و فاکتوریل کامل به ترتیب 119/0 و 122/0 بوده است.
    کلید واژگان: بلوک های آرام کننده, حوضچه آرامش, تاگوچی, فاکتوریل کامل
    M. Rostamabadi *
    If too many variables with multiple levels for investigation of hydraulic phenomenon are effective, finding the optimum combination of variables in full experimental study is very time-consuming and costly. In many other sciences instead of full factorial method, Taguchi method is used. Taguchi method uses fractional factorial combination and meanwhile reduces number of experiments, tunable comparison of all the variables will be ensured. The purpose of this research is to find out whether using Taguchi method and reducing the number of tests could yield results closer to the results of experiments designed with full factorial method. If the answer is yes, what will be the amount of errors in the results? On the other hand, how reliable is the optimum value for each variable. Moreover, how much time and money could be saved from application of the Taguchi method in the study of a hydraulic phenomenon. For this purpose, experimental studies were made to evaluate the effect of height and position of baffle block under different flow conditions in order to minimize the scour downstream of the stilling basin. In addition to the analysis of the results, the results of Taguchi and full factorial methods are compared from different aspects. The results showed that Taguchi method predicts the optimum combination of variables with high accuracy and saves up to 74% of the total time spent.
    Keywords: Baffle blocks, Stilling basin, Taguchi, Full factorial
  • مهناز کریمی، سید حبیب موسوی جهرمی، محمود شفاعی بجستان
    پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش، از دیدگاه ماکروسکوپی، یک جریان ماندگار و متغیر ناگهانی است که با سطح جریان منقطع دوفازی و گرداب های قوی همراه است. فشار های نوسانی ناشی از تلاطم در پرش می تواند با ایجاد حفره، فرسایش و لرزش موجب آسیب قابل توجهی در حوضچه گردد. در این مقاله به مشخصات نوسانات فشار در پرش هیدرولیکی نوع s در مقاطع واگرای ناگهانی پرداخته شده است. تاثیر نسبت واگرایی مقطع و شرایط ورودی جریان در پارامتر بدون بعد انحراف معیار استاندارد نوسانات فشار (Cp'') و فشارهای حدی (Cp+، Cp-) پرداخته شده است. به این منظور آزمایش ها در یک فلوم نسبتا بزرگ به عرض 8/0 و طول 12 متر در حوضچه آرامش با نسبت های واگرایی 33/0، 5/0، 67/0 و 1 در محدوده اعداد فرود بین 5/2 تا 5/9 صورت گرفت. داده های فشار با استفاده از مبدل فشار با فرکانس نمونه برداری 40 هرتز برداشت شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که انحراف معیار نوسانات فشار و فشارهای حدی ناشی از پرش هیدرولیکی وابسته به عدد فرود جریان ورودی و موقعیت نقطه مورد نظر نسبت به پنجه پرش می باشد. به طوری که حداکثر ضرایب نوسانات فشار در فاصله 10 تا 30 برابر عمق اولیه پرش نسبت به پنجه پرش رخ می دهد. واگرایی در مقطع پرش سبب کاهش ضرایب نوسانات فشار می باشد. به طوری که در نسبت های واگرایی 33/0، 5/0 و 67/0 انحراف معیار نوسانات فشار به ترتیب برابر با 43%، 38% و 19 % در مقایسه با پرش کلاسیک کاهش می یابد.
    کلید واژگان: نوسانات فشار, پرش هیدرولیکی نوع s, واگرای ناگهانی, حوضچه آرامش
    M. Karimi, S.H. Musavi Jahromi, M. Shafai-Bajestan
    The hydraulic jump in the stilling basin can be considered macroscopically as a time-averaged steady, abruptly varied flow characterized by a free surface discontinuity and the formation of strong vortex that generates macro turbulent fluctuations.This paper are discussed the characteristics of pressure fluctuations in spatial hydraulic jumps with sudden expansion stilling basin. The effects of the channel expansion ratio and inflow condition on the dimensionless standard deviation of pressure fluctuations (cp') and extreme pressure fluctuations (Cp, Cp-) in the hydraulic jump were examined. In this study many tests were conducted in a relatively large flume size of 0.8 meter wide and 12 meter length. data were presented for Froude numbers from 2.5 to 9.5 and channel expansions ratio (B1/B2) was 0.33, 0.5, 0.67 and 1. Pressure data were recorded by means of pressure transducers systems. A sampling frequency of 40 Hz was selected. The results show that the dimensionless standard deviation of pressure fluctuations and extreme pressure fluctuations of the hydraulic jump are dependent on the inflow Froude number and position from the toe of the jump. Fluctuating pressure at the position of about (10-30)Y1, can reach the maximal value. And indicates that the sudden expansion at the hydraulic jump decreases pressure fluctuations. The dimensionless standard deviation of pressure fluctuations (Cp') decreases on the order 43%, 38% and 19% for expansions ratio β = 0.33 , 0.5 and 0.7, respectively compared with classic jump.
    Keywords: Pressure fluctuations, Spatial hydraulic jump, Sudden expansion, Stilling basin
  • الهام جعفری، حسن احمدی
    در این مقاله با استفاده از نرم افزارFlow3D شبیه سازی هیدرولیک جریان در حوضچه آرامش صورت گرفت و علاوه بر ارزیابی دقت مدل در شبیه سازی الگوی جریان در ، حوضچه های آرامش، به بررسی عددی تاثیر شکل و ابعاد بلوک های آستانه و پایاب در میزان اتلاف انرژی و پرش هیدرولیکی حوضچه آرامش پرداخته شد. ابتدا با استفاده از داده های آزمایشگاهی پترکا ( 1958) مدل ریاضی ( Flow3D ) برای حوضچه آرامش اجرا و واسنجی گردید. سپس نرم افزار برای شرایط هندسی و هیدرولیکی متفاوت دیگر مورد ارزیابی و آزمون قرار گرفت. به منظور انتخاب بهترین مدل تلاطمی به عنوان واسنجی نرم افزار، به مقایسه نتایج عمق اولیه پرش هیدرولیکی و عمق ثانویه پرش هیدرولیکی حاصل از سه مدل مختلف آشفتگی پرداخته شد. همچنین جهت واسنجی نرم افزار، شرایط مرزی کانال مورد بررسی قرار گرفته و نتیجه شد که با انتخاب شرط مرزی دبی ورودی، نتایج محاسبات عددی عمق اولیه و ثانویه پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش به داده های آزمایشگاهی مربوط به آن نزدیک تر است. در ادامه برای بررسی عددی تاثیر شکل بلوک ها بر میزان استهلاک انرژی جریان، ابعاد و فاصله بلوک ها را با ضریب 2 تغییر داده و مدل سازی هایی انجام شد و نتیجه گردید که به طور کلی افزایش و کاهش ارتفاع بلوک های آستانه و همچنین تغییر در فاصله بلوک های آستانه بر خصوصیات جریان و اعماق اولیه و ثانویه پرش هیدرولیکی و همچنین میزان اتلاف انرژی اثرهای متفاوتی داشته و در پاره ای از موارد موجب افزایش میزان استهلاک انرژی و در حالتهایی موجب کاهش آن می گردد. و از آنجاییکه افزایش میزان استهلاک انرژی مطلوب ما می باشد لذا در بین حالتهای مختلف کاهش فاصله بلوک های آستانه چون هم در محل بلوک های آستانه و هم در محل بلوک های پایاب یعنی محل تشکیل پرش هیدرولیکی موجب افزایش استهلاک انرژی می گردد برای ما به عنوان بهینه ترین حالت انتخاب گردید.
    کلید واژگان: پرش هیدرولیکی, استهلاک انرژی, حوضچه آرامش, بلوک
  • امیر گرد نوشهری، ابراهیم امیری تکلدانی*
    جهش هیدرولیکی یکی از سازوکارهای مهم در استهلاک انرژی اضافی جریان به شمار رفته و در فرایند تشکیل آن جریان فوق بحرانی به جریان زیربحرانی تبدیل می شود. به دلیل نقش عوامل هیدرولیکی این پدیده در تعیین ویژگی های سازه ای حوضچه های آرامش نظیر طول و ارتفاع دیوارهای جانبی آن ها، تخمین نیمرخ طولی سطح آب در جهش هیدرولیکی از مسائل مورد علاقه مهندسان هیدرولیک بوده، به طوری که تاکنون روابط متعددی برای محاسبه آن توسط محققان مختلف ارائه شده است. با این وجود پارامترهای مورد استفاده در روابط موجود، به لحاظ عملی قابل تعیین نبوده در نتیجه روابط ارائه شده نیز به لحاظ عملی غیرقابل استفاده بوده و در صورت استفاده دارای خطای قابل ملاحظه می باشند. در این تحقیق، ضمن معرفی طول پرش هیدرولیکی به صورت یک پارامتر بدون بعد و با استفاده از تعداد زیادی از داده های آزمایشگاهی که توسط محققان مختلف بدست آمده و منتشر شده اند، یک معادله ساده و کاربردی برای تخمین نیمرخ طولی جهش هیدرولیکی با متوسط خطای 08/5 درصد نسبت به مقادیر واقعی اندازه گیری شده، ارائه شد. هم چنین مقایسه معادله جدید با روابط موجود نشان دهنده تخمین درست تر نتایج در بازه وسیعی از اعداد فرود (از 0/2 تا 3/11) می باشد.
    کلید واژگان: حوضچه آرامش, نیمرخ طولی جهش هیدرولیکی, استهلاک انرژی, جریان فوق بحرانی
  • یونس امین پور، رضا روشن، جواد فرهودی*

    مساله آب شستگی یکی از موضوعاتی است که همواره در طراحی انواع مختلف سازه های هیدرولیکی اهمیت دارد. از جمله این سازه ها، سرریز پلکانی است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تشابه بین نیمرخ های آب شستگی موضعی در پایین دست سرریز پلکانی می باشد. بدین منظور از نتایج حاصل از انجام 67 آزمایش بر روی دو مدل آزمایشگاهی مختلف در محدوده وسیعی از اعداد فرود ذره، طول حوضچه آرامش، عمق پایاب، دانه بندی ذرات رسوبی و دو شیب مختلف سرریز پلکانی استفاده شد. در این تحقیق از 5 طول مختلف حوضچه آرامش در محدوده 37 سانتی متر تا 120 سانتی متر استفاده شد. هم چنین محدوده دبی مورد استفاده 95/88-43/7 لیتر بر ثانیه بود. مدت زمان آزمایش ها 6 ساعته، 8 ساعته، 12 ساعته و 24 ساعته بود. در محدوده دبی مورد نظر، در شرایط یکسان آزمایشگاهی، بیشینه عمق آبشستگی در پایین دست حوضچه آرامش با طول 110 سانتی متر نسبت به بیشینه عمق آبشستگی در پایین دست حوضچه آرامش با طول 37 سانتی متر، 48 الی 78 درصد کاهش پیدا کرد. بر اساس نتایج به دست آمده از داده های آزمایشگاهی، تشابه بین نیمرخ های حفره آب شستگی در پایین دست سرریزهای پلکانی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور دو روش برای بی بعد کردن نیمرخ های آب شستگی ارائه شد؛ که بر اساس پارامترهای آماری، بهترین روش برای بی بعد کردن نیمرخ های آب شستگی انتخاب و تشابه بین نیمرخ های آب شستگی در پایین دست سرریزهای پلکانی نشان داده شد. روابط پیش بینی کننده عمق بیشینه آب شستگی، فاصله عمق بیشینه از انتهای حوضچه آرامش، طول حوضچه آرامش و حجم رسوبات انتقال یافته به پایین دست بر اساس پارامترهای بدون بعد، در زمان های مختلف بسط داده شد. هم چنین، تاثیر پارامترهای مختلف بر هندسه حفره آب شستگی مورد بررسی قرار گرفت. در مجموع آزمایش ها، 8 پروفیل عرضی در شرایط مختلف (برای دانه بندی و طول حوضچه های آرامش مختلف) برداشت گردید. در یک شرایط آزمایشگاهی معین، مقایسه ای بین آبشستگی در حضور سرریز پلکانی با آبشستگی در حضور سرریز اوجی انجام شد. نتایج بدست آمده نشان داد که وجود سرریز پلکانی بین 06/42 تا 82/74 درصد باعث استهلاک انرژی می شود، که این امر، به جهت کاهش ابعاد حفره آب شستگی ایمنی بیشتر سازه سرریز پلکانی را نسبت به سرریز اوجی تحت شرایط مشابه توجیه می کند.

    کلید واژگان: آب شستگی موضعی, سرریز پلکانی, تشابه, حوضچه آرامش
    Younes Aminpour, J. Farhoudi

    Scouring is one of the issues that is important in the design of various types of hydraulic structures. One of these structures is a stepped spillway. The aim of this study is to evaluate the similarity between the profiles of scour holes downstream of the stepped spillway. To do so، results of 67 experiments in two different experimental models were used; these results were in a wide range of particle Froude number، the stilling basin length، downstream depth، sediment particle size distribution and two different slopes of stepped spillway. In this study، 5 different lengths of stilling basin، from 37 cm to 120 cm، were used. Also، the range of utilized discharge was from 8. 43 lit/s to 88. 95 lit/s. Duration of the tests were selected to be 6-hours، 8 hours، 12 hours and 24 hours and، in total، 834 scour profiles and approximately 85000 points to were used derive required relations and to performother analyzes. Based on the experiments results، the similarity between scour-holes located in downstream of stepped spillway was analyzed. In this process، two methods were used to make the profiles dimensionless. Based on statistical parameters، best method was selected and similarity of downstream profiles were shown. Relations that predict maximum scour depth، the distance from maximum depth to the end of the stilling basin and volume of transported sediments are developed based on the dimensionless parameters in different time periods. Furthermore، impact of different parameters on the geometry of scour holes were studied. When the Froude number increases، while all other parameters are constant، the dimensions of the scour-hole increases. When the stepped spillway slope increases، the dimensions of the scour-hole decreases and، moreover، when the tail water depth increases، while all other parameters are constant، a deeper hole with longer longitudinal distance forms. Overall، 8 cross section profiles under different conditions were taken. These profiles indicate transverse development of the scour-hole، in addition to longitudinal development.

    Keywords: Local Scour, Stepped Spillway, Similarity, Stilling Basin
  • بررسی تاثیر بلوک های میانی حوضچه آرامش در حالت پرش هیدرولیکی مستغرق بر الگوی جریان
    فاطمه جعفری، سیدعلی اکبر صالحی نیشابوری
    در این مقاله به بررسی عددی گردابه های به وجود آمده و مقدار چرخش در پرش هیدرولیکی مستغرق شکل گرفته در حوضچه آرامش بدون و با بلوک های میانی پرداخته شده است. پرش هیدرولیکی مستغرق تحت تاثیر بلوک های میانی حوضچه آرامش، تنها به صورت دو نوع رژیم اتفاق می افتد؛ جریان منحرف شده به سطح یا بطور مختصر رژیم (DSJ) و یا به صورت جت دیواره ای دوباره متصل شونده یا بطور مختصر رژیم (RWJ). در مطالعه حاضراز نرم افزار فلوئنت برای شبیه سازی جریان استفاده شده است. میدان محاسباتی با استفاده از شبکه منشوری گسسته گردیده است. برای دقت بیشتر از مدل آشفتگی هفت معادله ای RSM استفاده شد که در صحت سنجی نتایج بهتری تولید کرد. مقایسه برای سه مدل به ترتیب در شرایط پرش هیدرولیکی بدون بلوک به شکل جت دیواره ای مستغرق، پرش هیدرولیکی مستغرق در شرایط رژیم DSJ و پرش هیدرولیکی مستغرق در شرایط رژیم RWJ انجام گرفته و گردابه های شکل گرفته حول سه محور x، y و z و مقدار چرخش مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج بیانگر این است که گردابه هایی که حول محور Zها در گردش هستند، با توجه به قدرت و ابعاد بزرگتری که دارند، رژیم اصلی جریان را تعیین می کنند. این گردابه ها در رژیم DSJ قوی تر بوده و باعث استهلاک بیشتر انرژی می شوند.
    کلید واژگان: استهلاک انرژی, پرش هیدرولیکی مستغرق, بلوکهای میانی حوضچه آرامش, شبیه سازی عددی, حوضچه آرامش
    Numerical Study of Performance of Baffle Blocks in Submerged Hydraulic Jumps
    Fatemeh Jafari, S. Ali Akbar Salehi Neyshabouri
    Hydraulic jumps occur in natural systems like streams and rivers as well as manufactured systems. Samples of the latter occurance are jumps in water distribution and irrigation networks formed downstream of hydraulic structures such as spillways, sluice gates, and drops. These structures are usually designed for a specific tailwater depth. Stilling basins with baffle blocks are frequently used as energy dissipators downstream of hydraulic structures. Baffle blocks are often used to stabilize the jump, decrease its length and increase the energy dissipation. If the flow rates become more than the design discharge, the tail water depth will be greater than the one required for a free jump. These situations are common in low head hydraulic structures including low diversion dam spillways and gates. Under such conditions the hydraulic jump will be submerged. The performance of the blocks in submerged jump (SJ) condition differs from the free jump (FJ) case. According to some factors such as Froude number, block shape and location and submergence factor, flow regimes on baffle blocks in condition of submerged hydraulic jumps which occurs in stilling basins, are classified into two regimes, the deflected surface jet (DSJ) and reattaching wall jet (RWJ). In this article a numerical study was conducted to investigate flow pattern, vortexes and the magnitude of vorticity in submerged hydraulic jumps with baffle blocks downstream of a sluice gate. The results were compared to ones in same conditions without blocks. 3D RANS simulations have been applied by Fluent software. RSM turbulence model were used which illustrated much precise results in verification. Three numerical models have been created; Submerged wall jet without blocks, submerged hydraulic jumps with baffle blocks in the condition of deflected surface jet flow regime and submerged hydraulic jumps with baffle blocks in the condition of reattaching wall jet flow regime. Flow pattern has been exhibited for each model and results were compared with each other. Vortexes formed in such situations classified into three groups according to axis which they whirl around. It was observed that deflected surface jet regime has more vortexes in comparison to the two other conditions. In addition, by measuring the average magnitude of vorticity in cross-sections it has been concluded that z-vortexes –vortexes which rotate around z axis– much more powerful than x- and y-vortexes as they determine the kind of flow regime. Furthermore, this magnitude is about two times larger in deflected surface regime than two other situations. This fact leads to more turbulence in the flow that makes deflected surface jet regime the desirable condition in which baffle blocks perform more efficiently as energy dissipators in comparison to two other investigated models. In order that, from energy vantage point, conditions should be provided in a way to form submerged hydraulic jump as deflected surface jet regime.
    Keywords: Energy dissipation, submerged hydraulic jumps, baffle blocks, numerical simulations, stilling basin
  • محبوبه جم، اسدالله مردشتی، ناصر طالب بیدختی
    مستهلک کردن انرژی جنبشی ایجاد شده در پنجه سرریز، برای جلوگیری از فرسایش بستر رودخانه در پایین دست، بسیار لازم و ضروری است. هدف این پژوهش، ارائه حوضچه زبر شده به وسیله اجزای زبری (بلوک های دندانه دار) با شکل هندسی و آرایش چیدمان جدید و نهایتا بررسی تاثیر پارامتر های مختلف جهش هیدرولیکی در محدوده اعداد فرود 14-11، روی آن است. نتایج آزمایشگاهی کاهش پارامترهای جهش هیدرولیکی را روی حوضچه دندانه دار بلوکی نسبت به بستر صاف نشان دادند، به طوری که طول پرش و عمق ثانویه پرش به ترتیب 60-50 درصد و 12-10 درصد کاهش داشته است. نهایتا در حوضچه دندانه دار بلوکی، با ایجاد پرشی معادل با پرش روی بستر صاف، طول زبری مورد نیاز و طول جهش هیدرولیکی آن با بستر صاف مقایسه شد که به میزان 60-55 درصد در طول حوضچه و 40-35 درصد در طول جهش هیدرولیکی، کاهش مشاهده گردید.
    کلید واژگان: پرش هیدرولیکی, دندانه دار بلوکی, حوضچه آرامش, عدد فرود, مدل آزمایشگاهی
    M. Jam, A. Mardasht, N. Talebbeydokhti
    The generated kinetic energy at the toe of spillways should be dissipated in the shortest basin to provide normal condition downstream of the river. This research aims to introduce the roughened stilling basin by means of roughness elements (dentate blocks) with new geometry form and arrangement. The study also investigates the effect of different parameters of hydraulic jump on this new stilling basin for the Froude numbers in the range of 11 to 14. The experimental results show a reduction of hydraulic jump parameters on dentate blocks stilling basin while compared to the smooth bed. Length of hydraulic jump and sequent depth was reduced by about 50-60% and 10-12%، respectively. Finally the required roughness length and length of hydraulic jump on dentate blocks stilling basin were compared with the smooth bed basin. For dentate block length of basin was 50-60 percent less and the length of hydraulic jump was only 35-40 percent less than the smooth basin.
    Keywords: Dentate Blocks, Experimental Model, Froude Number, Hydraulic Jump, Stilling Basin
  • آرمان عزیزی، بهزاد قربانی، هانی تبریزی، حسین صمدی بروجنی
    حوضچه های آرامش به منظور استهلاک انرژی جنبشی در پایین دست سازه های هیدرولیکی از قبیل شیب شکن ها، سرریزها، تندآب ها و دریچه ها استفاده می شوند. در این تحقیق مشخصات پرش هیدرولیکی با حضور صفحه های مستغرق در فلومی به طول 12، عرض و ارتفاع 4/0 متر مورد ارزیابی قرار گرفت. این صفحات با ارتفاع 1/1، 2/2، 3/3 و 4/4 سانتی متر و زوایای حمله 10، 20، 30 و 90 درجه در مقابل جریان قرار داده شده و در مجموع 64 آزمایش در محدوده عدد فرود اولیه 3 تا 8 و دبی های 15، 20، 25 و 30 لیتر بر ثانیه انجام شد. نتایج نشان می دهد که استفاده از صفحات مستغرق طول پرش و عمق ثانویه را حداکثر به ترتیب 25 و 10 درصد کاهش می دهد. مانع دار شدن بستر در شرایط حاضر تنش برشی بستر را 12برابر نسبت به بستر صاف افزایش خواهد داد که شرایط بهینه ذکر شده در ارتفاع 4/4 سانتی متر و زاویه 90 درجه رخ می دهد.
    کلید واژگان: حوضچه آرامش, پرش هیدرولیکی, صفحه های مستغرق, زاویه حمله, تنش برشی بستر
    A. Azizi, B. Ghorbani*, H. Tabrizi, H. Borujani
    Stilling basins are used for dissipation of kinetic energy downstream of hydraulic structures such as drops, weirs, chutes and gates. In this study hydraulic jump characteristics in presence of a submerged vane was evaluated in a flume, 12 meters long, 0.4 meters wide and 0.4 meters high. The heights of vanes were 1.1, 2.2, 3.3 and 4.4 centimeters and they were located in front of the flow with an angle of attack of 10, 20, 30 and 90 degrees. Sixty four experiments with upstream Froude numbers in the range of 3 to 8 and four different discharges of 15, 20, 25 and 30 liters per second were used in this study. Results show that use of submerged vanes can decrease length and downstream depth of hydraulic jump up to 25 and 10 percent, respectively. The bed roughness under this condition increase the bed shear stress 12 times higher compared to smooth bed and this condition occur for the vane with 4.4 centimeters hight and angle of attack of 90 degrees.
    Keywords: Stilling Basin, Hydraulic Jump, Submerged Vanes, Angle of Attack, Bed Shear Stress
  • حسین حمیدی فر، محمدحسین امید *

    با وجود آن که تعداد عوامل موثر بر پدیده آبشستگی موضعی در پایین دست سازه های آبی زیاد است، بیشتر پژوهشها در این زمینه بدون در نظر گرفتن تاثیر بسیاری از پارامترها از جمله چسبندگی خاک انجام شده است. در این تحقیق، با استفاده از یک مدل آزمایشگاهی و برای هفت ترکیب مختلف خاک با درصدهای رس برابر 0، 10، 15، 20، 25، 30 و 40 درصد، اثر درصد رس بر آبشستگی موضعی بستر در پایین دست کف بند صلب در شرایط مختلف هیدرولیکی مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که درصد رس به صورت چشمگیری بر میزان آبشستگی اثر می گذارد، به گونه ای که در آزمایش های با رسوب حاوی 40% رس، عمق آبشستگی نسبت به رسوبهای غیرچسبنده تا 80% کاهش می یابد. با استفاده از تحلیل ابعادی، پارامتر بدون بعد جدیدی -که دربرگیرنده تاثیر پارامترهای هیدرولیکی (عدد فرود ذره) و مکانیکی (میزان رس)- معرفی شده است. با تحلیل داده های به دست آمده، مقداری بحرانی برای این پارامتر بدون بعد به دست آمد که برای مقادیر کمتر از آن هیچ فرسایشی رخ نمی دهد. بر این اساس، روابط و نمودارهای جدیدی برای محاسبه پارامترهای مشخصه حفره آبشستگی در خاک های چسبنده، شامل حداکثر عمق آبشستگی، حداکثر گسترش حفره و ارتفاع دیون ارائه شده است.

    کلید واژگان: آبشستگی, رسوبهای چسبنده, درصد رس, تحلیل ابعادی, حوضچه آرامش
    H. Hamidifar, M.H. Omid

    In this paper, the effect of clay content on the local scouring downstream of a rigid apron due to a submerged horizontal jet has been studied experimentally. Seven different mixtures of cohesive sediments with clay content equal to 0, 10, 15, 20, 25, 30 and 40 % were used. Results showed that the clay content has an important effect in the scouring process. It shows that with clay content equal to 40%, the maximum depth of scour may be reduced up to 80% of the non-cohesive materials. Using dimensional analysis, a new non-dimensional parameter is introduced which includes the effect of both the grain densimetric Froude number and clay content. It was also found that there is a critical value for the mentioned dimensionless parameter, where no erosion occurs below that value. Also, dimensionless equations and graphs are presented to determine the characteristic lengths of the scour hole including the maximum scour depth, the maximum longitudinal extension of the hole and the sand wave height.

  • محمود شفاعی بجستان*، کبری نیسی

    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.

    کلید واژگان: پرش هیدرولیکی, زبری, طول غلتابی, طول پرش, استهلاک انرژی, حوضچه آرامش
    M. Shafai Bejestan, K. Neisi

    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.

نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال