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 « Shear Stress » در نشریات گروه « کشاورزی »

  • محمد کرم دخت بهبهانی، سید محسن سجادی*، جواد احدیان، عباس پارسایی

    یکی از سازه های تنظیم سطح آب در مجراهای آبیاری و زهکشی، دریچه های سالونی است که به عنوان سازه تنظیم و کنترل سطح جریان مطرح شده است. در این مطالعه طرح نوینی از این نوع سازه مطرح شده که در آن دریچه ها به صورت جفت در کنار یکدیگر بوده و اصطلاحا دریچه های سالونی چندگانه نام گرفته اند. هدف از انجام این مطالعه، بررسی پارامترهای موثر هیدرولیکی سازه مطرح شده و مقایسه آن در حالتی است که در شرایط یکسان از یک دریچه استفاده شده است. کلیه شبیه سازی ها با 3 بازشدگی 30، 45 و 60 درجه و 3 دبی 20، 40 و60 لیتر بر ثانیه و با استفاده از نرم افزار Flow 3D مدل سازی شده که در آن از تعداد سلول مش 1000000 و مدل آشفتگی RNG استفاده شده است. نتایج نشان داد که در زمان استفاده از دریچه های سالونی چندگانه، تنش برشی بیشینه نسبت به حالت تک دریچه در تمامی آزمایش ها در بازشدگی ها و دبی های مختلف به طور میانگین 38 درصد کاهش یافته که بیشترین میزان این کاهش مربوط به بازشدگی 45 درجه و دبی 40 لیتر بر ثانیه با مقدار 76 درصد است. همچنین نیروهای وارد بر دریچه در دبی ها و بازشدگی های متفاوت به طور میانگین حدود 150 درصد کاهش خواهد داشت. در بررسی کیفی گردابه های جریان نیز بررسی ها نشان داد، در زمان استفاده از دو دریچه، وسعت گردابه، کشیدگی و قدرت آن نسبت به حالت تک دریچه کاهش یافته و تعداد گردابه ها در مقایسه با زمانی که از تک دریچه استفاده می شود، افزایش می یابد.

    کلید واژگان: دریچه های سالونی چندگانه, تنش برشی, نیروی افقی, گردابه, Flow 3D}
    M. Karamdokht Bahbahani, M. Sajjadi*, J. Ahadiyan, A. Parsaie

    One of the structures for regulating the water level in the irrigation and drainage ducts is the lopac gates, which are proposed as a structure for regulating and controlling the flow level. In this study, a new design of this type of structure has been proposed in which the gates are placed next to each other in pairs, and they are called multiple lopac gates. The objective of this research is to investigate the effective hydraulic parameters of the proposed structure and compare it in a case where a gate is used under the same conditions. All the simulations were modeled with 3 amounts of opening 30, 45, and 60 degrees and at 3 flow rates of 20, 40, and 60 liters per second and using Flow3d software, in these simulations, the number of mesh cells is 1000000 and RNG turbulence model is used.  The results showed that the maximum shear stress was reduced by an average of 38% compared to the single gate mode in most tests at different openings and flow rates using multiple lopac gates, and the largest amount of this reduction was related to the opening of 45 degrees, and the flow rate is 40 liters per second with a value of 76%. Also, the forces acting on the gate at different flow rates and openings will be reduced by 150% on average. In the qualitative investigation of flow vortices, the investigations also showed that vortex range, length, and strength are reduced compared to the single gate mode when two gates are used, and the number of vortices increases compared to when a single valve.

    Keywords: Multiple Lopac Gates, Shear Stress, Horizontal Force, Vortex, Flow 3D}
  • صبا بهرامی سامانی، غلامرضا شمس قهفرخی*، الهام قنبری عدیوی
    بسیاری از نواحی سواحل در دنیا جزو مناطق مهم جمعیتی و اقتصادی می باشند بنابراین مدیریت این مناطق و حفاظت از آنها در برابر عوامل تهدید کننده طبیعی مانند امواج خروشان ساحلی و نیروی مخرب ناشی آز آنها جزو اولویت های توسعه سواحل به حساب می آید. یکی از راه های تضعیف امواج در سواحل استفاده از موانع به عنوان عامل مقاوم در برابر نیروی محرک موج می باشد. این موانع از طریق افزایش تنش برشی در سواحل و ایجاد اصطکاک به از بین بردن نیروی محرک موج کمک می نماید. از این رو در این تحقیق به اثر استفاده از موانع در ایجاد تنش و کاهش نیرو و ارتفاع موج در بستر نرم افزار اپنفوم پرداخته شده است. در اینجا با در نظر گرفتن شرایط مختلف در مدل سازی، مجموعا تعداد 10 آزمایش حالت که 5 حالت در ساحل دارای سازه به عنوان مانع حفاظت کننده مربوط به حالت سازه دیوارساحلی و 5 حالت در ساحل بدون سازه، به ازای 5 ارتفاع موج ورودی متفاوت مورد بررسی و مدل سازی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور موانع با افزایش تنش برشی در ساحل دارای مانع نسبت به ساحل بدون مانع تا میزان درصد توانسته تاثیر بسزایی در کاهش مشخصات موج داشته باشد به طوری که وجود سازه توانسته تا 1/1 برابر میزان نیروی موج را نسبت به حالت بدون سازه کاهش دهد و در مقایسه دیگر در میرایی موج نیز حضور سازه به میزان 37/1اثرگذار بوده است.
    کلید واژگان: تنش برشی, جذب نیرو, حفاظت از ساحل, میرایی موج, نرم افزار Open Foam}
    Saba Bahrami Samani, Gholamreza Shams Ghahfarokhi *, Elham Ghanbari Adivi
    A major part of the globe is made up of seas, rivers, underground waters and oceans, and from those places where a major part of the resources needed by humans comes from these methods and requires engineering constructions, coastal protection is important. . being high Development, sustainable, engineering and selection of the best protection method to organize and stabilize the coast, depend on the sea from the sea. Among the protection methods, we can mention coastal wall structures, which reduce the wave height from the beach by creating damping. In the current research, according to the performance of numerical modeling, laboratory results are used to check the efficiency of Open FOAM software and the k-o SST turbulence model in modeling the individual behavior of the body of the coastal Ivar structure. Considering different conditions in modeling, the total number of 10 tests, 5 in the case of coastal wall structure and 5 without structure in 5 different degrees (6, 7.5, 9, 10.5, 12 cm) and the same conditions (structure height 7.5 cm) was chosen to implement the program. The results showed that the forces have increased compared to the state without the structure, in other words, it can be said that the presence of the structure can be compared to the state without the structure in the depreciation of the experimental force. Since the change of forces to the structures is a function of the height, so it decreases with the increase in the amount of influence.
    Keywords: shear stress, force absorption, coast protection, wave damping, Open Foam software}
  • شعیب غلامی، سعید مینایی*، علیرضا مهدویان، شفیع رحمتی
    بسته بندی، انتقال و جدا کردن محصولات کشاورزی ازجمله فرآیندهایی هستند که بسته به نوع محصول موجب آسیب دیدگی احتمالی، تلفات و افزایش ضایعات این محصولات می شوند. ازاین رو، شناخت ویژگی های مقاومت مکانیکی محصول برای جلوگیری از بروز آسیب های مکانیکی ضروری است. استفاده از آزمون های مکانیکی مانند آزمون فشاری از راهکاری های مرسوم برای رسیدن به اطلاعات مورد نیاز است، اما بهره گیری از روش های شبیه سازی با صرف هزینه کمتر و با سرعت بیشتر، دامنه گسترده تری از اطلاعات مانند محل توزیع تنش و کرنش در میوه را مشخص می کند. میوه "به" با نام علمی Cydonia oblonga مانند محصولات مشابه، امکان آسیب دیدگی مکانیکی دارد. در پژوهش حاضر، به منظور تعیین ویژگی های مکانیکی میوه "به" آزمون های مکانیکی توسط دستگاه آزمون مواد در سرعت 10 میلی متر بر دقیقه اجرا و برای شبیه سازی آزمون بارگذاری در سرعت 10 میلی متر بر دقیقه به منظور اعتبار سنجی از نرم افزار ANSYS بهره گیری شد. نتایج تجربی و مدل سازی شده میوه "به" نشان داد در مدل ویسکوالاستیک، رفتار میوه در نقطه شکست حین بارگذاری شبه استاتیک با نتایج تجربی دارای 7 درصد اختلاف است. نتایج ارزیابی سرعت های بارگذاری 5 و 20 میلی متر بر دقیقه اعمال شده در مدل شبیه سازی شده نشان داد که در سرعت 20 میلی متر بر دقیقه تنش برشی و عمودی بیشتری به نمونه وارد می شود و کمینه مقدار تنش برشی و عمودی که عامل اصلی شکست در میوه هستند، مربوط به سرعت 5 میلی متر بر دقیقه است. با توجه به نتایج ارزیابی ها، بهتر است عملیات برداشت و پس از برداشت میوه تحت شرایطی صورت پذیرد که منجر به  سرعت های بارگذاری کمتر (5 میلی متر بر دقیقه) می شود، تا از میزان ضایعات آن تا حد امکان کاسته شود.
    کلید واژگان: ANSYS, تنش عمودی, تنش برشی, میوه به, خواص مکانیکی}
    Shoaib Gholami, Saeid Minaei *, Alireza Mahdavian, Shafie Rahmati
    Packaging, transportation, and separation of agricultural products are among the processes that cause potential damage, losses, and increased waste, depending on the type of product. Therefore, determining the mechanical strength properties is one of the most important approaches to prevent mechanical damage. Using mechanical tests, such as compression tests, is a common approach to obtain information, but simulation methods can help determine a wider range of information, such as stress and strain distribution patterns in the fruit, at lower cost and higher speed. Quince (Cydonia oblonga), which like other fruits is susceptible to mechanical damage, is rich in various compounds such as flavonoids and phenolic acid, which contribute to anti-cancer, anti-inflammatory, anti-allergic, and antimicrobial properties. In this study, to determine the mechanical properties of quince, compression tests were performed on fruit specimens at a rate of 10 mm/min using a materials testing machine and supplemented by simulation using ANSYS software FEM. The results of the experiments and simulations showed that a viscoelastic model adequately describes the behavior of the fruit under quasi-static loading. The simulation results for loading rates of 5 and 20 mm/min showed that the specimen is subjected to higher shear and normal stresses at a rate of 20 mm/min. The minimum of shear and normal stresses is associated with the rate of 5 mm/min. According to the evaluation results, it is better to perform harvesting and post-harvesting of quinces in such a way that lower loading rates (5 mm/min) are applied to avoid losses as much as possible.
    Keywords: ANSYS, Normal stress, Shear Stress, Cydonia oblonga, MECHANICAL PROPERTIES}
  • آرمین بوستانی، سعیدرضا خداشناس*، کاظم اسماعیلی
    تمایز اصلی مقاطع مرکب با مقاطع ساده در کانال ها به دلیل اختلاف سرعت بین سیلابدشت و کانال اصلی می باشد. این تغییر سرعت، در نهایت موجب تغییرات در توزیع تنش برشی بستر کانال می گردد. ساختار آشفتگی جریان در کانال های مرکب به دلیل ترکیب تنش برشی مرزی و تنش رینولدز در نزدیکی فصل مشترک سیلابدشت و کانال اصلی، پیچیده است. با توجه به آنکه هیدرولیک جریان در رودخانه ها که نوعی کانال مرکب به حساب می آیند، تابع شکل آن ها می باشد و تغییرات شکل کانال تابع تنش برشی وارد بستر است، تعیین توزیع تنش برشی بستر در رودخانه ها نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق، توزیع تنش برشی مرزی در کانال های مرکب با 2 مدل عددی نرم افزارهای Fluent و Flow-3D شبیه سازی گردیده و با داده های آزمایشگاهی واقعی (والینگفورد انگلستان) مقایسه شده اند، همچنین مقایسه ای بین نتایج خروجی توزیع تنش برشی در مقطع مرکب بر مبنای روش YLM نیز صورت گرفته است. برای صحت-سنجی نتایج شبیه سازی از 3 روش تعیین هم گرایی (پارامترخطا) با نتایج تجربی استفاده شده است. بررسی نتایج نشان داد که تطابق بسیار خوبی بین نتایج مدل های عددی و با داده های آزمایشگاهی وجود دارد و در نتیجه هر دو نرم افزار می توانند توزیع تنش برشی را به نحو مناسبی محاسبه نمایند. در مجموع نتایج عددی نرم افزار Fluent در مقایسه با نرم افزار Flow 3D به داده های آزمایشگاهی نزدیک تر بودند.
    کلید واژگان: تنش برشی, روش YLM, کانال مرکب, Ansys Fluent, Flow-3D}
    Armin Boostani, Saeed Reza Khodashenas *, Kazem Esmaili
    The main difference between compound sections and simple sections in channels is due to the velocity difference between the floodplain and the main channel. This velocity change ultimately causes changes in the shear stress distribution of the bed canal. The structure of flow turbulence in compound channels is complex due to the combination of boundary shear stress and Reynolds stress near the interface of the floodplain and the main channel .Due to the fact that the flow hydraulics in rivers, which are considered to be a type of compound channel, depends on their shape and the changes in canal shape are dependent on bed shear stress, determining the distribution of bed shear stress in rivers is also of great importance. In this study, the boundary shear stress distribution in compound channels has been simulated with 2 numerical models of Fluent and Flow-3D software and compared with real experimental data (Wallingford, England), as well as a comparison between the output results of the shear stress distribution in the compound section is also performed based on the YLM method. To verify the accuracy of the simulation results, 3 methods of determining the convergence (error parameter) have been used to compare the computational results with the experimental results. The results showed that there was a very good match between the results of the numerical models and the experimental data, and as a result, both software could calculate the shear stress distribution appropriately. Generally, the numerical results of fluent software were closer to the experimental data compared to Flow 3D software.
    Keywords: Ansys Fluent, Compound channels, Flow-3D, Shear Stress, YLM Method}
  • علی بابلی، علی آرمان*، الهام درویشی
    یکی از مهمترین عوامل آسیب و تخریب سازه های هیدرولیکی، وقوع آبشستگی موضعی است. در بررسی و مطالعه سازه های هیدرولیکی درون رودخانه ای ، تعیین میزان فرسایش و رسوب گذاری امری ضروری است. تعیین مقدار فرسایش و یا رسوبگذاری در زمانی که یک سازه هیدرولیکی اجرا شده است، می تواند از تخریب سازه و تغییر ژیومرفولوژی رودخانه ممانعت بعمل آورد و باعث کاهش هزینه های اقتصادی شود. در این تحقیق کارایی مدل عددی Flow 3D به منظور شبیه سازی آبشستگی پایین دست کف بند افقی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج صحت سنجی این مدل عددی با مدل آزمایشگاهی ولی زاده و همکاران نشان دهنده قابلیت مدل مذکور در شبیه سازی پدیده مورد نظر بود. با توجه به ماهیت بستر و کارایی کف بند افقی، از سناریوهای مختلف شبیه سازی استفاده شد که این سناریوها شامل پنج عدد فرود، سه ضریب زبری مانینگ و یک قطر ذره به میزان 1.8 میلیمتر برای پایین دست کف بند افقی می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که با افزایش ضریب زبری، سرعت جریان گذرنده و آبشستگی پایین دست نیز کاهش یافته است. علاوه بر این، نتایج این پژوهش نشان داد که با افزایش ضریب زبری، رسوب گذاری و تنش برشی افزایش یافته است. با توجه به تاثیر پذیری پدیده آبشستگی و رسوبگذاری نسبت به عدد فرود، نتایج نشان داد که با افزایش عدد فرود نیز آبشستگی افزایش یافت.
    کلید واژگان: ضریب زبری مانینگ, تنش برشی, کف بند افقی, نرم افزار Flow 3D, آبشستگی, رسوبگذاری}
    Ali Babeli, Ali Arman *, Elham Darvishi
    One of the effective methods to reduce the kinetic energy downstream of hydraulic structures are the aprons. The horizontal aprons is one of these structures in the river that are often used downstream of stilling basins. At the time of execution, the apron and the riverbed are at the same level but when there is a flow in the boundary between the connection of the river bed and the aprons, scouring occurs, which causes the destruction of the apron and there is a possibility of destroying other water structures. In this research, using Flow 3D software, different scenarios were simulated for five Froude values of 0.32, 0.3, 0.25, 0.2, and 0.15, three Manning roughness coefficients of 0.025, 0.02, and 0.014 per particle diameter of 1.8 mm for horizontal aprons. In this numerical model, the graph of scouring depth changes in relation to Froude numbers in different roughness coefficients, the effect of Froude numbers on the location of the scour hole for different roughness coefficients of the horizontal aprons, the shear stress changes in relation to the length of the horizontal aprons with different roughness coefficients and different Froude numbers, as well as Erosion changes with respect to the length of the horizontal aprons were calculated with different roughness coefficients and different Froude numbers.
    Keywords: Manning’s roughness coefficient, shear stress, horizontal apron, Flow 3D, bed depth, Sediment Load}
  • مرضیه بادزن چین، محمد بهرامی یاراحمدی*، محمود شفاعی بجستان

    تشکیل شکل بستر در رودخانه های آبرفتی در اثر انتقال رسوب بر پارامترهای هیدرولیکی جریان مانند تنش برشی بستر تاثیر قابل توجهی دارد. از طرف دیگر تشکیل شکل بستر و هندسه آن به تنش برشی بستر وابسته است. بنابراین، ارتباط بین شکل بستر و پارامترهای جریان مانند تنش برشی بستر پیچیده است. بنابراین، در این پژوهش به بررسی اثر شکل بستر تلماسه با ارتفاع های مختلف بر تنش برشی بستر پرداخته شده است. برای این منظور از تلماسه های مصنوعی ساخته شده توسط ملات ماسه سیمان به طول موج 25 سانتی متر و ارتفاع های یک، دو، سه و چهار سانتی متر استفاده شد. در آزمایش های این پژوهش از دبی های 10، 15، 20، 25 و 30 لیتر بر ثانیه و شیب های بستر 0/0001، 0/0005، 0/001 و 0/0015 استفاده شد. نتایج نشان داد که تنش برشی در بسترهای پوشیده از تلماسه رابطه مستقیمی با استغراق نسبی و پارامتر Δ/λ دارد. تشکیل شکل بستر تلماسه و افزایش ارتفاع آن منجر به ازدیاد تنش برشی بستر می شود. تنش برشی در بستر پوشیده از تلماسه با ارتفاع های یک، دو، سه و چهار سانتی متر بطور متوسط به ترتیب 39، 80، 141 و 146 درصد بیش از تنش برشی در بستر صاف بود. علاوه بر این، تنش برشی ناشی از شکل بستر برای بسترهای پوشیده از تلماسه های به ارتفاع یک، دو، سه و چهار سانتی متر، به طور متوسط به ترتیب 27/37، 43، 57/11 و 58/74 درصد از تنش برشی کل را شامل شد.

    کلید واژگان: انتقال رسوب, بار بستر, شکل بستر, تلماسه, تنش برشی}
    M. Badzanchin, M. Bahrami Yarahmadi*, M. Shafai Bejestan

    The formation of bed form in alluvial rivers due to sediment transport has a significant effect on the hydraulic parameters of the flow such as bed shear stress. The formation of the bed form and its shape and geometry depends on the bed shear stress. Therefore, the relationship between bed form and flow parameters (such as bed shear stress) is complicated. In the present study; the effect of dune bed forms with different heights on bed shear stress has been investigated. Artificial dunes made by sand-cement mortar with a length of 25 cm and heights of 1, 2, 3, and 4 cm were used. In the tests of this research, flow discharge of 10, 15, 20, 25, and 30 l/s and bed slopes of 0, 0.0001, 0.0005, 0.001, and 0.0015 were used. The results showed that with increasing the relative submergence and Δ/λ, the bed shear stress increased in dune-covered beds. The formation of the dune bed form and the increase in its height leads to an increase in the bed shear stress. The bed shear stress in dunes with a height of 1, 2, 3, and 4 cm was, on average, 39, 80, 141, and 146% more than in plane beds, respectively. Moreover, form shear stress for dunes with a height of 1, 2, 3, and 4 cm was, on average, 27.37, 43, 57.11, and 58.74% of the total shear stress, respectively.

    Keywords: Sediment transport, Bed load, Bed form, Dune, Shear stress}
  • سید احمد حسینی*

    بندهای رسوب گیر، با اهداف چند منظوره مشتمل بر کنترل سیلاب، فرسایش، رسوب و تغذیه آبخوان احداث می شوند. این بندها، با هدف کنترل رسوب از انتقال بخشی از آن به مخازن سدها در پایین دست جلوگیری و با ایجاد تاخیر در رواناب سطحی، بخشی از سیل را کنترل و آبخوان منطقه را نیز تغذیه می کنند. طراحی نامناسب و یا عدم اجرای بهینه این سازه ها، سبب کاهش عمر مفید و گاهی تخریب زودهنگام این سازه ها می شود. ارزیابی کارکرد و عملکرد فنی چنین طرح هایی با هدف اصلاح و مدیریت سامانه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به همین دلیل، در این مقاله، تعدادی از بندهای رسوب گیر اجرا شده در شهرستان آبدانان استان ایلام مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند. این پژوهش، در قالب مقایسه و شبیه سازی هیدرولیکی وضع موجود با شرایط قبل از اجرای طرح، در بازه ای از آبراهه به طول حدود هفت کیلومتر انجام شد. گفتنی است در این بازه، تعداد شش بند سنگ و ملاتی طی یک دهه گذشته احداث شده است. نتایج شبیه سازی هیدرولیکی سیلاب آبراهه و سازه های احداث شده نشان داد، با استناد به دبی با دوره بازگشت 100 ساله، به طور متوسط عرض سرریز بندهای احداثی حدود 25 درصد بزرگ تر از مقدار مورد نیاز و طول حوضچه های آرامش حدود 40 درصد کمتر از مقدار مورد نیاز اجرا شده است. به طورکلی، در تمامی بندهای احداثی طول حوضچه آرامش به درستی انتخاب نشده است، به طوری که کم بودن طول حوضچه آرامش باعث شده است، پرش هیدرولیکی از حوضچه خارج شود و یا در قسمت پایانی آن تشکیل شود. به واسطه بالا بودن سرعت جریان در محدوده پرش هیدرولیکی، فرسایش و تخریب در ناحیه انتهایی حوضچه آرامش تشدید شده، که به مرور تخریب ها به سمت بالادست و سازه اصلی بند رسوب گیر کشیده شده است. با استناد به شبیه سازی هیدرولیکی سیلاب و مقایسه نسبی نتایج در شرایط قبل و پس از احداث بندها، مشخص شد که بندهای احداثی به طور متوسط بر روی پارامترهای سرعت جریان، قدرت جریان و تنش برشی جریان که همگی از عوامل تشدید فرسایش در آبراهه هستند، تاثیر مثبت داشته اند. به طوری که برای دبی با دوره بازگشت 25 ساله پارامترهای سرعت، قدرت و تنش برشی جریان در طول بازه مورد پژوهش، به ترتیب حدود 23، 29 و 27 درصد کاهش پیدا کرده است. لذا، میزان متوسط کاهش این پارامترها به صورت موضعی و در محل احداث بندهای شش گانه، به ترتیب برابر با 73، 85 و 82 درصد برآورد شد. به طورکلی، با توجه به بازدیدهای میدانی و بررسی های به عمل آمده، اجرای طرح در کنترل سیل و رسوب موثر بوده است و در صورت حفاظت و ترمیم سالانه، تاثیرات آن مضاعف خواهد شد.

    کلید واژگان: بند اصلاحی, تنش برشی, حوضچه آرامش, سرریز, قدرت جریان}
    Seyed Ahmad Hosseini *

    Sediment dams are built with multi-purpose goals including flood control, erosion, sedimentation and aquifer feeding. These dams, with the aim of controlling the sediment from transferring part of it to the reservoirs of the dams in the downstream, and by causing a delay in the surface runoff, they control a part of the flood and feed the aquifer of the area. Improper design or lack of optimal implementation of these structures causes the reduction of useful life and sometimes premature destruction of these structures. Evaluating the function and technical performance of such plans with the aim of improving and managing the system is of special importance. For this reason, in this article, a number of sediment dams implemented in Abdanan City of Ilam Province were investigated and evaluated. This research was conducted in the form of hydraulic simulation and comparison of the current situation with the conditions before the implementation of the project, in a section of the waterway about seven kilometers long. It should be mentioned that six stone and mortar dams have been built during the last decade. The results of the hydraulic simulation of the flooding of waterways and constructed structures showed that, based on the discharge with a return period of 100 years, the average overflow width of the construction dams is about 25% larger than the required value and the length of the stilling basin is about 40% less than the required value. In general, in all construction dams, the length of the stilling pond is not chosen correctly, so that the short length of the stilling pond has caused the hydraulic jump to leave the pond or to form at its end. Due to the high flow speed in the area of the hydraulic jump, erosion and destruction in the end zone of the calm pond has intensified, which has been extended to the upstream side and the main structure of the sediment dam. Based on the hydraulic simulation of the flood and the relative comparison of the results in the conditions before and after the construction of the dams, it was found that the constructed dams have a positive effect on the parameters of flow speed, flow strength and flow shear stress, which are all factors that aggravate erosion in the waterway. So that for discharge with a return period of 25 years, the speed, power and shear stress parameters of the flow have decreased by 23, 29 and 27%, respectively, during the research period. Therefore, the average reduction of these parameters locally and at the construction site of the six dams was estimated as 73, 85 and 82%, respectively. In general, according to the field visits and investigations, the implementation of the plan has been effective in controlling floods and sediments, and in case of annual protection and repair, its effects will be doubled.

    Keywords: Flow strength, Sediment dam, Shear Stress, Stilling Basin, Wier}
  • فرانک مبارک، سید محسن سجادی*، جواد احدیان، مهدی زینی وند

    دریچه ها سازه هایی جهت کنترل جریان هستند که در کانال های آبیاری مورداستفاده قرار می گیرند. در این بین، دریچه های سالونی دارای قابلیت های بسیار کارآمدی ازجمله کنترل و تنظیم ارتفاع آب در بالادست جریان، خودکارسازی، مصرف انرژی کم تر نسبت به انواع  دیگر دریچه ها (مانند دریچه های کشویی، قطاعی و...) و امکان عبور اجسام شناور هستند. دریچه های سالونی بیضوی از انواع نوین دریچه های سالونی هستند که با هدف افزایش ضریب دبی نسبت به انواع دیگر دریچه های سالونی در نظر گرفته شده اند. پژوهش پیش رو با هدف مدل سازی دریچه های سالونی بیضوی در پنج نسبت بیضوی متفاوت همراه با تبدیل ناگهانی در کانال، با استفاده از نرم افزار Flow3d انجام گرفت. کلیه مدل ها در سه دبی 25، 35 و 45  لیتربرثانیه و در سه بازشدگی 20،30 و 40 سانتی متر در نظر گرفته شده و با مدل آشفتگی RNG شبیه سازی مورد انجام قرار گرفته است. نتایج نهایی نشان داد که با افزایش نسبت بیضوی از 7/0 تا 28/1، مقادیر استهلاک انرژی نسبت به انرژی اولیه، از هشت تا 20 درصد کاهش خواهد داشت. در بررسی تنش برشی کف نیز نتایج نشان داد که با افزایش نسبت بیضوی به طور متوسط تنش برشی 52 درصد کاهش پیدا می کند. در بخش بررسی کیفی گردابه های جریان نیز نتایج نشان داد در نسبت های بیضوی بزرگ تر از یک، جریان های گردابه ای و انحراف جریان از مسیر کم تر می شود و سرعت جریان از 22 تا 54 درصد کاهش می یابد.

    کلید واژگان: استهلاک انرژی, بازشدگی, تبدیل ناگهانی, تنش برشی, نسبت بیضوی, Flow3D}
    Faranak Mobarak, Seyed Mohsen Sajjadi *, Javad Ahadiyan, Mehdi Zeynivand

    Gates are Flow control structures used in irrigation canals. In the meantime, Lopac Gates have very efficient capabilities such as controlling and regulation the level of water upstream, automation, lower energy consumption than other types of gates (like sliding gate, radil gate) and the possibility of passing floating objects. Elliptical Lopac gate (ELG) are one of the new types of lopac gates that are intended to increase the discharge coefficient compared to other types of lopac gates. The present study was conducted with the aim of modeling ELG in five different elliptical ratios with sudden transition in the channel using Flow3d software. All models are considered in three discharges of 25, 35 and 45 liters per second and in three openings of 20, 30 and 40 cm and simulation has been done with RNG turbulence model. The final results showed that by increasing the elliptical ratio from 0.7 to 1.28, the energy consumption gates ​​will decrease from eight to 20 percent compared to the initial energy. In the study of floor shear stress, the results show that by increasing the elliptical ratio, the average shear stress decreases by 52 percent. In the section on flow vortices, the results show that in elliptic ratios greater than one, vortex currents and current deviation from the path are reduced and the flow rate decreases from 22 to 54 percent.

    Keywords: Elliptical ratio, Energy consumption, Flow3D, Opening, shear stress, Sudden transition}
  • پانیذ رویانی، سید حسین حسینی*، خلیل اژدری، صمد امامقلی زاده

    از جمله پدیده های پیچیده در مهندسی هیدرولیک رسوب، آبشستگی در اطراف پایه های پل ها است. با توجه به الگوی سه بعدی و پیچیده جریان در اطراف پایه ها، اندازه گیری برخی از پارامترهای هیدرولیکی در حین انجام آزمایش ها از قبیل الگوی جریان، تغییرات پروفیل بستر و تنش برشی مشکل است، در این شرایط می توان از مدل های عددی جهت استخراج نتایج و مطالعات دقیق تر بهره برد. هدف از این تحقیق، مدلسازی عددی الگوی جریان، تغییرات پروفیل بستر و عمق آبشستگی در اطراف پایه مستطیلی با نرم افزار Flow 3D و کاربرد نتایج آن در حمایت پایه در برابر آبشستگی می باشد. نتایج نشان داد، برای پایه همراستا با جریان، شکل حفره و الگوی جریان در اطراف پایه متقارن بود. با زاویه دار شدن پایه در قسمت جلو آن مقدار تنش برشی افزایش یافت به طوریکه برای پایه 10 درجه بیشترین مقدار آن و در حدود 0.55نیوتون بر مترمربع بدست آمد. همچنین نوسانات پروفیل بستر و سطح آب نیز با افزایش زاویه پایه، بیشتر شد. کاربرد صفحات مستغرق، الگوی آبشستگی را تغییر داده و با جابجایی رسوبات به جلوی پایه، کاهش آبشستگی را به دنبال داشت. افزایش ارتفاع و زاویه صفحات مستغرق نقش حمایتی آن ها را بهبود داد. براساس نتایج مدل عددی، عمق آبشستگی در جلوی پایه همراستا با جریان و صفحات با زاویه 30 درجه، هم تراز با بستر، با ارتفاع 1.25سانتیمتر و با ارتفاع 2.5 سانتیمتر روی بستر، بعد از 30 دقیقه به ترتیب 3.1، 0.035 و 0.005+ (روی بستر) سانتیمتر بود. با زاویه دار شدن پایه عملکرد صفحات در کنترل آبشستگی در قسمت جلوی پایه و در سمت دیوار پرفشار پایه کاهش یافت، اما در سمت دیواره ی کم فشار، عمق آبشستگی نسبت به پایه ی بدون زاویه کمتر بود.

    کلید واژگان: الگوی جریان, پروفیل بستر, تنش برشی, Flow 3D, صفحات مستغرق}
    Paniz Royani, Seyyed Hossein Hosseini *, Khalil Azhdary, Samad Emamghoizadeh

    One of the complicated phenomena in sediment hydraulic engineering is scouring around bridge pier. Regard to three-dimensional and complicated flow pattern around piers, measuring some hydraulics parameters during the tests such as flow pattern, variation of bed profile and shear stress are difficult, in this situation application of numerical models in order to extract results and more detailed study is useful. Aim of this research is numerical modeling of flow pattern, variation of bed profile and scour depth and shear stress around rectangular pier using Flow 3D and applying the results to protect piers against scouring. Results showed, for aligned pier with flow, shape of scour hole and flow pattern were symmetrical, the side in contact with flow is high-pressure and the other side is low-pressure. As increase of pier angle, shear stress in front of the pier increased so that for pier with 10° angle with flow direction, shear stress was 0.55 N/m2. Also fluctuations of bed profile and water surface increased. Application of submerged vanes, changed scour pattern and moved sediment in front of pier which scouring was reduced. Increase of height and angle of submerged vanes improved their protective role. Base on the results of numerical model, after 30 minutes, scour depth in front of pier in aligned pier with flow and angle of submerged vanes 30°, in same level with bed, 1.25 cm and 2.5 cm on the bed, was 3.1 cm, 0.035 cm and +0.005 cm (on the bed), respectively. As increase of pier angle, performance of submerged vanes to control scouring in front of pier and in side of high-pressure wall decreased, but in side of low-pressure wall scouring compared with alone pier was less.

    Keywords: Flow Pattern, Bed profile, Shear Stress, Flow 3D, Submerged vanes}
  • علی رضا واعظی*، لیلا ورقائی

    فرسایش شیاری از اشکال مهم فرسایش آبی در دامنه های تحت کشت می باشد. شیارها مسیرهای جریان هستند که در اثر تمرکز جریان روی دامنه به وجود آمده و هدررفت خاک در آنها زیاد است. مقدار و نوع ذرات منتقله از شیارها یا انتخاب پذیری ذرات تحت تاثیر عوامل گوناگون به ویژه شدت جریان می تواند قرار بگیرد. این پژوهش به منظور بررسی فرسایش شیاری و انتخاب پذیری ذرات تحت تاثیر خصوصیات جریان انجام گرفت. آزمایش های صحرایی در کشت زاری دیم با شیب 10 درصد در شیارهای با طول شش متر تحت شدت های مختلف جریان (2، 5/2، 3، 5/3 و 4 لیتر بر دقیقه) در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. اندازه گیری ها با استفاده از جریانی با شدت 3 لیتر بر دقیقه در بازه های زمانی 5 دقیقه به مدت 60 دقیقه انجام گرفت و دانه بندی ذرات در کنار خصوصیات جریان در هر یک از شدت های جریان تعیین شد. بر اساس نتایج، همبستگی معنی داری بین شدت جریان و سایر خصوصیات جریان (سرعت جریان، قدرت جریان و تنش برشی)، فرسایش شیاری و انتخاب پذیری ذرات وجود داشت. با افزایش شدت جریان، سایر خصوصیات جریان (سرعت جریان، قدرت جریان و تنش برشی) بیشتر شد و افزایش مقدار فرسایش شیاری را به دنبال داشت. همچنین انتخاب پذیری ذرات رس و شن بیشتر شد، درحالی که انتخاب پذیری ذرات سیلت کاهش یافت. سیلت حساس ترین ذره به انتقال به وسیله جریان متمرکز بود؛ به طوری که جریان های با تنش برشی ضعیف نیز امکان انتقال آنها را داشتند. این پژوهش نشان داد که شدت جریان، مولفه مهم جریان در افزایش مقدار فرسایش شیاری و انتخاب پذیری ذرات خاک است.

    کلید واژگان: توزیع اندازه ذرات, تنش برشی, جریان متمرکز, شدت جریان, قدرت جریان}
    AliReza Vaezi *, Leila Varghaei

    Rill erosion is an important form of water erosion on cultivated slopes. Rills are flow paths that are created by concentrated flow on hillslope and causes higher rates of soil loss. The amount and type of particles transferred through the rills or the selectivity of the particles may be affected by various factors, especially the flow rate. This study was conducted to investigate the rill erosion and the particle selectivity under the flow characteristics. Field experiment was done in a rainfed land with a slope gradient of 10% in the rills/furrows with 6 m in long under different flow intensities (2, 2.5, 3, 3.5 and 4) using a randomized complete block with three replications. Field measurements were performed using a flow rate of 3 lit min-1 at intervals of 5-min for 60 min. Rill erosion and the particle selectivity were determined along with flow characteristics for various flow intensities. Significant correlations were found between flow intensity and flow characteristics (velocity, shear stress and power), rill erosion and the selectivity of particles. With an increase in flow rate, flow characteristics increased in the rills and enhanced rill erosion as well as the selectivity of sand and clay, whereas the selectivity of silt decreased in the rills. Silt showed the highest sensitivity to selection by concentrated flow, so that flows with lower shear stress could erode it from the rills. Wholly, this study revealed that the flow rate is the most flow characteristics influencing rill erosion and the selectivity of soil particles.

    Keywords: Particle size distribution, shear stress, Concentrated flow, flow rate, Flow power}
  • سعید صالحی*، علیرضا اسماعیلی، کاظم اسماعیلی

    پژوهش حاضر برای بررسی آزمایشگاهی مکانیزم شکست سد خاکی ناشی از اثر میزان شیب بالادست و پایین دست بدنه سد، طرح ریزی شده است. با توجه به اینکه شیب وجه پایین دست این نوع سد‏ تاثیر زیادی بر زمان و نحوه‏ی خرابی دارد، بدین منظور 8 مدل از سد خاکی با شیب های متفاوت بالادست و پایین دست (1:1 و 2:1) برای دو نوع خاک (خاک Sc) ساخته شد. زمان تخریب سد و نحوه آن برای دبی های سیلابی مورد نظر بررسی شد. نتایج نشان داد که شیب بالادست سد خاکی به مراتب تاثیر کمتری نسبت به شیب پایین دست بر روند آبشستگی حاصل از پدیده روگذری دارد. همچنین، با افزایش شیب پایین دست بدنه سد خاکی، میزان آبشستگی در شکاف آبشستگی تا ماکزیمم 28 درصد افزایش پیدا می کند. همچنین، با استفاده از تکنیک رگرسیون غیر خطی، روابطی برای تخمین میزان دبی خروجی و محل تشکیل آبشار ارایه شد. همچنین، با درنظرگرفتن نحوه شسته شدن و تشکیل آبشار درون بدنه سد های خاکی چسبنده، دو طرح کلی آبشار بزرگ و سری آبشارها ارایه شد. درنهایت نحوه تشکیل این آبشارها با تنش موجود در زمان شسته شدن رسوبات نسبت به تنش برشی مواد سازنده سد مورد بررسی و ارزیابی قرار داده شد و با ارایه محدودیت هایی بر پایه تنش برشی، وضعیت تشکیل نوع و الگوی شسته شدن بدنه سد های خاکی چسبنده در زمان روگذری تخمین زده شد. درنهایت طرح کلی برای تخمین رفتار آبشستگی در سدهای همگن با خاک چسبنده معرفی شد.

    کلید واژگان: سد خاکی, شکاف, خاک چسبنده, طبقه بندی, شیب بالادست و پایین دست, تنش برشی}
    S. Salehi*, A.R. Esmaili, K. Esmaili

    The objective of this study was to investigate how the earth dam is destroyed due to the effect of upstream and downstream slope of the body in overflow conditions. Therefore, eight models were provided that each model is constructed from the embankment dam with different upstream and downstream slopes (1:1, 2:1) and the soil properties (Sc) on breach formation. The time and method of dam break for flood discharges were investigated. The results showed that the upstream side slope of the embankment dam has less effect than the downstream side slope on the scour process resulting from the phenomenon and by increasing the downstream side slope of the embankment dam, the amount of erosion in the scour hole increases 28 %. Then, using nonlinear regression, relationships were presented to estimate the output flow rate and the location of the waterfall. A to the erosion and formation of the waterfall inside the body of sticky earth dams, two main outlines of the great waterfall and a series of waterfalls were presented. Finally, the formation of these waterfalls due to the effect of shear stress created during sediment erosion relative to the critical shear stress of the dam constituents was investigated and evaluated. Considering the limitations based on shear stress, the formation status of the type and the leaching pattern of the body of the cohesive earth dams during the overpass were estimated. Then, a general plan was presented to predict the behavior of the overflow stream in homogeneous and sticky soil.

    Keywords: Earth dam, Hole, Sticky soil, Classification, Downstream, upstream side slope, Shear stress}
  • عاطفه عرب، حسنا شفائی، کاظم اسماعیلی*

    در این تحقیق اثر دانه بندی و تغییرات پارامترهای هیدرولیکی در مقطع سیلابی مرکب (با دشت سیلابی یک طرف کانال اصلی) بررسی شد. دو مدل آزمایشگاهی مقطع مرکب با مدل اول شیب دیواره جانبی سیلاب دشت صفر و در مدل دوم مقدار برابر با50 درصد در نظر گرفته شد. همچنین با هدف بررسی تاثیر شیب طولی بر شستن رسوبات بستر رودخانه، شیب طولی در سه گام0.002، 0.004 و0.006 تغییر داده شد. با هدف بررسی تاثیر قطر متوسط رسوبات بر روند آبشستگی، در طول آزمایش ها از رسوبات ماسه ای با قطر0.9 و 3 میلی متر استفاده شد. با مقایسه تغییرات پارامترهای هیدرولیکی (سرعت، تنش برشی، نسبت عمق کانال اصلی به عمق سیلاب دشت، دبی و عدد فرود) با تغییر دانه بندی رسوب نتایج نشان داد با کاهش اندازه دانه بندی و در شیب عرضی صفر، میزان پارامترهای هیدرولیکی افزایش یافته است. نتایج نشان داد، افزایش شیب طولی و عرضی تاثیر زیادی بر افزایش حجم رسوبات شسته شده در طول کانال دارند و با افزایش این شیب های طولی و عرضی در کانال، میزان حجم انتقال رسوبات بیشتری اتفاق می افتد. با بررسی تغییرات تنش برشی و توان جریان واحد در مقابل ظرفیت انتقال رسوب نتایج نشان داد که با افزایش شیب طولی و در شیب عرضی 0.5 ظرفیت انتقال رسوب افزایش یافته است.

    کلید واژگان: تنش برشی, توان جریان, دانه بندی, سیلابدشت, عدد فرود}
    Atefeh Arab, Hosna Shafaei, Kazem Esmaili *

    Study the soil erosion process, sediment transport capacity plays a vital role in the physical description of soil erosion processes. In recent years, researchers examining the sediment transport capacity under different laboratory conditions have shown that hydrodynamic parameters, especially shear stress and unit stream power have a significant effect on sediment transport capacity. Despite the studies, the effects of sediment size on sediment transport are still not well understood and considering that previous studies have been done in direct channel, the effect of longitudinal slope and transverse slope change by changing sediment particle size in composite channel is investigated and not well understood. Therefore, recognizing and investigating the factors affecting this case is of special importance in hydraulic science. One of the influential factors in the hydraulic and hydrodynamic conditions of floodplains is the lateral slope of floodplains. However, qualitative and quantitative study of the parameter requires the presentation of appropriate laboratory research methods. In this study, by aiming at the effect of lateral slope of floodplain on hydraulic and hydrodynamic conditions of flow, as well as the effect of granulation and hydraulic parameters on the amount of sediment output, an experimental design was presented to investigate this parameter. In this study, the effect of granulation and changes in hydraulic parameters in the combined flood section (with flood plain on one side of the main channel) was investigated. Two laboratory models of compound cross-section with the first model of the lateral wall slope of the flood plain zero and in the second model, the value equal to 50% was considered. In addition, in order to investigate the effect of longitudinal slope on the washed sediments, the longitudinal slope was changed in three steps: 0.002, 0.004 and 0.006. In order to investigate the effect of the average diameter of sediments on the scouring process, sandy sediments with a diameter of 0.9 and 3 mm were used during the experiments. By comparing the changes of hydraulic parameters (velocity, shear stress, ratio of main channel depth to depth of plain flood, discharge and Froude number) with changing sediment granulation, the results showed that by reducing the grain size and at zero transverse slope, the amount of hydraulic parameters increased. The results showed that increasing the longitudinal and transverse slope has a great effect on increasing the volume of leached sediments along the channel and by increasing these longitudinal and transverse slopes in the channel, more sediment transfer volume occurs. By examining the changes in shear stress and unit stream power against sediment transfer capacity, the results showed that with increasing the longitudinal slope and in the transverse slope of 0.5, the sediment transfer capacity has increased. As the shear stress increases at different longitudinal and transverse slopes, the sediment transport capacity increases. These findings indicate that the slope has a positive effect on shear stress. The results show that the transverse slope has a significant effect on the increase and change of shear stress with sediment transfer capacity and in the transverse slope of 0.5 and in different longitudinal slopes, increase in sediment transfer capacity is more and washed sediment increased. With increasing depth of flow in main channel to depth of flow in floodplain, more sediment is removed from the flume and the least amount of sediment washed is when the longitudinal slope is equal to 0.002, transverse slope 0.5, and median particle diameter is 3mm, occurring in discharge of 1.6 l/s. As the Froude number increases, the amount of sediment output will increase more when the size of the sediment particle decreases. Also shear stress varies in longitudinal and transverse slopes.

    Keywords: Froude Number, Floodplain, Granulation, Shear Stress, Stream power}
  • میثاق پرهیزکار، محمود شعبانپور شهرستانی*، محمدرضا خالدیان، حسین اسدی

    حداکثر مقدار جدا شدن خاک به دلیل جریان سطحی رواناب، به عنوان ظرفیت جدا شدن خاک نامیده می شود. مطالعه حاضر با هدف بررسی اثر کلاس های اندازه ذرات بر ظرفیت جداسازی جریان شیاری (Dc) در حوزه آبخیز سراوان (شمال ایران) انجام شد. برای این منظور، تغییرات Dc در نمونه های خاک با سه کلاس اندازه ذرات (0-1 ، 1-2 و 2-3 میلی متر) تحت شرایط آزمایشگاهی از طریق یک فلوم آزمایشی در پنج درجه شیب (1/4 تا 3/38 درصد) و پنج دبی جریان (26/0 تا 67/0 لیتر بر متر در ثانیه) با پنج تکرار اندازه گیری شده است. نتایج نشان داد که ظرفیت جداسازی جریان شیاری در کلاس 3-2 میلی متر در مقایسه با سایر کلاس های اندازه ذرات به طور معنی داری بالاتر است (p < 0.05). قدرت جریان واحد به عنوان پیش بینی کننده بسیار دقیق ظرفیت جداسازی جریان شیاری در زمین جنگلی حوزه آبخیز سراوان بود. فرسایش پذیری شیاری که با استفاده از رابطه Dc و تنش برشی جریان آب محاسبه شد، کم ترین مقدار را در کلاس ذرات 1-0 میلی متر داشت. به طور کلی، این مطالعه تایید کرد که ذرات با اندازه بزرگتر از 2 میلی متر روی شیب های تند بیش تر در معرض فرسایش و جدا شدن از طریق رواناب سطحی در اکوسیستم های محیطی حساس مانند پارک جنگلی سراوان در بخش شمالی ایران هستند.

    کلید واژگان: اکوسیستم جنگلی, تنش برشی جریان, فرسایش خاک, قدرت جریان واحد}
    Misagh Parhizkar, Mahmoud Shabanpour *, Mohamadreza Khaledian, Hossein Asadi

    The maximum value of soil detachment due to overland flow is the soil detachment capacity. The present study aimed to evaluate the effect of particle size classes on the rill detachment capacity (Dc) in Saravan watershed (North of Iran). For this purpose, the variations of Dc have been measured on soil samples with three particle size classes (0-1, 1-2 and 2-3 mm) under laboratory conditions through a flume experiment at five slope gradients (4.1 to 38.3%) and five flow rates (0.26 to 0.67 Lm-1 s-1) with five replications. The results showed that the Dc in 2-3 mm class was significantly higher than the other particle size classes (p < 0.05). The unit stream power was found to be very accurate predictor of the Dc in forestland of Saravan watershed. Rill erodibility, which calculated by relationship of the Dc and the water flow shear stress, had the lowest value in 0-1 mm class. Overall, this study has confirmed that the particles with size larger than 2 mm on steep slopes are more susceptible to erosion and separation by surface runoff in delicate environment ecosystems, such as the Saravan Forest Park in Northern part of Iran.

    Keywords: Forest ecosystem, shear stress, Soil erosion, Unit Stream Power}
  • مرتضی شکری*، رضا مهدی پور
    کانال های مرکب، مقطع عرضی بسیاری از رودخانه ها به ویژه در بازه های مجاور مناطق مسکونی و زراعی را تشکیل می دهند. بررسی رفتار هیدرولیکی کانال های مرکب، در طرح های کنترل سیلاب و ساماندهی رودخانه ها اهمیت فراوانی دارد. در این پژوهش، با مدل سازی کانال مرکب بتنی با نرم افزار انسیس فلوینت با کمک مدل آشفتگی k-εو روش مدل حجم سیال، تنش برشی و سرعت میانگین جریان در کانال مرکب با سیلاب دشت های واگرا به ازای زوایای بازشدگی متفاوت تعیین گردید. همچنین، شرایط مرزی برای جریان در کانال مورد بررسی به صورت مرز ورودی نرخ جرمی جریان، مرز خروجی به صورت خروجی فشار، مرزهای جامد به صورت دیوار بدون لغزش و بدون زبری و مرز بالایی کانال به صورت دیوار بدون لغزش و بدون زبری تعریف شده اند. مدل سازی صورت گرفته و مقایسه بین داده های آزمایشگاهی و نتایج پژوهش حاضر، نشان داد که بیش ترین سرعت در کانال با زاویه بازشدگی سه درجه رخ داده و با افزایش زاویه بازشدگی، سرعت جریان نیز کم تر شده است. علاوه بر آن، ماکزیمم تنش برشی ایجاد شده در کانال مرکب با زاویه بازشدگی کمتر اتفاق افتاده؛ به عبارت دیگر، هرچه زاویه بازشدگی سیلابدشت بیشتر شده مقدار تنش برشی سیال نیز سیر نزولی پیدا کرده است.
    کلید واژگان: زاویه بازشدگی بستر, بستر سیلابی واگرا, تنش برشی, کانال روباز مرکب, مدل آشفتگی}
    Morteza Shokri *, Reza Mahdipour
    Compound channels form the cross section of many rivers, especially in adjacent areas of residential and agricultural areas. Investigation of hydraulic behavior of compound channels is of great importance in floodplain control and river management plans. In this study, by modeling a concrete compound channel with Ansys Fluent software using k-ε turbulence model and VOF method, shear stress and average flow velocity in compound channel with divergent floodplains were determined for different divergence angles. Also, the boundary conditions for flow in the studied channel are defined as input mass flow rate, output limit as pressure outlet, solid boundaries as non-slip and rough wall and upper channel boundary as non-slip and rough wall. The modeling and comparison between the laboratory data and the results of the present study showed that the maximum velocity in the channel occurs with a divergence angle of 3 degrees and with increasing the divergence angle, the flow velocity also decreases. In addition to, maximum of shear stress in the compound channel occurs with a lower divergence angle; In other words, as the divergence angle of the floodplain increases, the amount of shear stress of the fluid also decreases.
    Keywords: Bed Divergence Angle, Divergent Floodplain, Shear Stress, Open Compound Channel, turbulent model}
  • Soraya Naderi, Mehdi Daryaee *, Seyed Mahmoud Kashefipour, Mohamadreza Zayeri
    The current study investigated the longitudinal flow velocity profile upstream of an orifice for different water depths using the FLOW-3D model. Experimental design was used along with LES, Laminar, and  turbulence models to calibrate the model. The obtained results indicated that turbulence models had almost high and equal accuracy for predicting longitudinal velocity profiles. For various depths upstream of the orifice, the general form of the longitudinal velocity profile followed an exponential function with high accuracy. Moreover, at larger-distance upstream of the orifice, the transverse velocity profile became uniform. Eventually, it was found that with the rise in the depth upstream of the orifice by eight times, the shear stress created on the bed increased by 148%.
    Keywords: Flushing, orifice, Turbulence model, Shear Stress}
  • بیژن قهرمان*، اسماعیل کاهکش، کاظم اسماعیلی
    سازه‏های خاکی علی‏رغم مزایایی که نسبت به سازه ی بتنی دارند، در زمره‏ی سازه‏های پرخطر محسوب می‎شوند. این سازه‏ها در برابر عواملی نظیر سیلاب، با خسارات جبران ناپذیر فرهنگی، اجتماعی و اقتصادی مواجه می‏شوند. یکی از راه کارهای افزایش مقاومت خاک، افزودن موادی ترکیبی به خاک، با مقاومت برشی بالا می‏باشد. تا کنون موادی نظیر بنتونیت، مواد پلیمری و شیمیایی، الیاف گیاهی و... مورد آزمایش قرار گرفته‏اند. در پژوهش حاضر تلاش شده است تا با به کارگیری مواد نانوی موسوم به مونت موریلونیت، ضمن ترکیب علم میان رشته‏ای نانو با علم ژیوتکنیک، اثرات این مواد بر خصوصیات خاک مورد بررسی قرارگرفته شود. به این منظور مواد نانو در پنج سطح ترکیبی با خاک مورد استفاده در سد خاکی مخلوط شده و افزایش حدود 70 درصدی مقاومت برشی خاک به ازای افزودن پنج درصد نانو ذرات به خاک مشاهده شد. در ادامه‏، باقی خصوصیات خاک از منظر علم ژیوتکنیک و رفتار خاک در هنگام اختلاط با نانو مواد مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلید واژگان: ژئوتکنیک, نانو تکنولوژی, مقاومت برشی خاک, تخریب سازه‏های خاکی, روگذری جریان}
    Bijan Ghahraman *, Ismaeil Kahkesh, Kazem Esmaeili
    Soil structures, despite their advantages over concrete structures, are considered as high risk structures. These structures face irreparable cultural, social and economic losses against conditions such as floods. The most common cause of earthen dam damage is the overflow phenomenon, which accounts for 59% of failures (Schmocker and Hager, 2010). One of the ways to increase soil resistance is to add mixed materials with high shear strength to the soil. In this research, nano materials were mixed at five levels with the soil used in the earth dam, and an increase of about 70% of the shear strength of the soil was observed as a result of adding 5% nanoparticles to the soil. Furthermore, other soil properties from the perspective of geotechnical science and soil behavior, when mixed with nanomaterials, were investigated. Hui and Yan(2013) In their research investigated the role of particle size in the destruction of earth structures. By examining non-cohesive soils with average particle diameters of 0.33, 0.4 and 0.62, they concluded that particle size, flow rate and water height behind the embankment have a direct effect on the demolition process  of earth dams.
    Keywords: embankment, Earth dam, Shear Stress, Destruction, Nano material}
  • ع. سردسته، م. شفاعی بجستان، س. ع. ایوب زاده، ج. م. و. سامانی

    این مطالعه تجربی به منظور تعیین عملکرد هیدرودینامیکی سازه باندال لایک باله مثلثی انجام شده، که ترکیبی از سازه باندال لایک و صفحه مثلثی می باشد. برای انجام این مطالعه، از سرعت سنج مغناطیسی JFE ALEC برای اندازه گیری سه مولفه سرعت جریان در شرایط هیدرولیکی غیر مستغرق در عدد فرود 24/0 استفاده شد. برای این اندازه گیری، سه حالت بدون سازه، سازه باندال لایک و سازه باندال لایک باله مثلثی در نظر گرفته شده بود. نتایج نشان داد که انحراف جریان از طریق قسمت فوقانی غیرقابل نفوذ هر دو سازه به سمت وسط کانال رخ داده است. در پایین دست هر دو سازه، برخورد جریان های رو به بالا با جریان نزدیک سطح، جریان های جوشان را ناشی شده که باعث تلاطم می شوند. هر دو سازه باندال لایک و باندال لایک باله مثلثی قدرت جریان ثانویه را در طول قوس داخل محدوده سازه کاهش می دهند. سازه باندال لایک باله مثلثی در مقایسه با سازه باندال لایک، قدرت جریان ثانویه را حدود 20٪ کاهش می دهد، که نشان دهنده تمایل کمتر جریان ثانویه به سمت دیواره بیرونی در سازه باندال لایک باله مثلثی می باشد. حداکثر تنش برشی نسبی در سازه باندال لایک باله مثلثی به طور متوسط 17٪ کمتر از سازه باندال لایک است.

    A. Sardasteh, M. Shafai Bejestan, S. A. Ayyoubzadeh*, J. M. V. Samani

    This experiment was conducted in order to determine the hydrodynamic performance of a Triangular Winged Bandal-Like (TWBL) structure, which is a combination of the Bandal-Like (BL) structure and Triangular Vane (TV). For the purposes of this study, the JFE ALEC magnetic velocity meter was used to measure the three components of flow velocity under non-submerged hydraulic conditions at a Froude number of 0.24. The three considered cases for this measurement were the non-structured case and the BL and TWBLs. The results showed that the flow deviation occurred through the impermeable upper part of both structures towards the middle of the channel. At downstream of both structures, bubbling flows were caused by the collision of upward flows with the near-surface flow, causing disturbances in the latter. Both the BL and the TWBL structure reduced the secondary flow strength along the bend within the structure range. Compared to the BL structure, the TWBL structure reduced the secondary flow strength by about 20%, which indicates the weaker inclination of the secondary flow toward the outer bank in the TWBL structure. The relative maximum shear stress in the TWBL structure is on average 17% lower than that of the BL structure.

    Keywords: Flow pattern, Karun River, Meandering river, Secondary flow strength, Shear stress}
  • حسین ریاحی مدوار*
    مدلسازی انتقال بار بستر در رودخانه ها و آبراهه های حاوی پوشش گیاهی در بستر و سواحل، از اهمیت کاربردی ویژه ای برخوردار است و پیچیدگی پدیده انتقال باربستر از درون پوشش گیاهی از یک طرف و محدود بودن تحقیقات در این زمینه از طرف دیگر، ضرورت توسعه مدل های مناسب را مشهود می سازد. به همین منظور در این تحقیق از مدل مفهومی شبه سیال در ترکیب با معادلات تنش برشی و مقاومت بستر جریان از درون پوشش گیاهی استفاده شده است و مبتنی بر تحلیل احتمالاتی انتقال باربستر، مدلی برای انتقال بار بستر درون پوشش گیاهی توسعه مدل یافته است. این مدل براساس تعریف جدیدی از پارامترهای بدون بعد شدت جریان و شدت انتقال بار بستر رسوبات توسعه یافته است که خصوصیات پوشش گیاهی را با خصوصیات جریان و رسوبات ترکیب می کند. واسنجی توزیع احتمال تخمینی مدل و ضرایب مدل و ارزیابی دقت آن در مقایسه با نتایج داده های آزمایشگاهی نشان داد مدل توسعه یافته با R2=0.91 و RMSE=8.2 دقت مطلوبی در تخمین باربستر رسوبات در مطالعه موردی دارد. تحلیل پارامتریک مشخصات پوشش گیاهی و همچنین مقایسه نتایج مدل شبه سیال توسعه یافته با مدل بار بستر پارکر (R2=0.45، RMSE=231.9) و مدل مایر-پیتر-مولر(R2=0.75، RMSE=91.9) نشان داد مدل توسعه یافته دقت بهتری در تخمین باربستر رسوبات از درون پوشش گیاهی دارد و به ترتیب 45 و 68 درصد، خطای مطلق نسبی را نسبت به آنها کاهش داده است. رویکرد توسعه یافته در تحقیق حاضر قابلیت توسعه برای تحلیل هیدرولیکی مسایل مهندسی رسوب در رودخانه را دارد.
    کلید واژگان: بار بستر رسوبات, تنش برشی, جریان درون پوشش گیاهی, مدل شبه سیال}
    Hossien Riahi Madvar *
    Bed load transport modeling in rivers and channels with vegetation over bed and banks is important. On the other hand, the complexity of bed load transport through vegetation and shortcoming of previous studies, declare the necessity of developing new models. Therefore, in the present study, the pseudo fluid model in combination with bed shear stress and resistance equation was used based on stochastic method of bed load transport. The developed model uses new definitions for dimensionless parameters of flow intensity and bed load rate that include vegetation properties with fluid and sediments. The calibration and verification of model results with experimental results showed that the model with R2=0.91 and RMSE=8.2 have accurate capability in modelling bed load transport through vegetation. The parametric analysis of vegetation features and comparing the results with previous equations showed the reduction of 45 and 68 % in absolute mean error in Mayer-Peter-Muler (R2=0.45,  RMSE=231.9) and Parker (R2=0.75,  RMSE=91.9) models, which indicates the superiority of developed model and the presented framework can be used in hydraulic analysis of sedimentation engineering in rivers.
    Keywords: Bed load transport, shear stress, flow through vegetation, Pseudo fluid Model}
  • محمدرضا والی، فرزین نصیری صالح، حسین اسدی*

    فرسایش خاک تشدیدی به عنوان مهم ترین عامل تخریب منابع خاک و آب محسوب می شود. به طور معمول، فرآیند فرسایش خاک شامل جدا شدن و انتقال ذرات خاک توسط قطرات بارندگی، جریان کم عمق سطحی و یا برهمکنش این دو عامل است. بر این اساس، آگاهی از آستانه حرکت ذرات رسوب و تغییرات غلظت رسوب نسبت به زمان در فرسایش ناشی از جریان می تواند باعث شناخت دقیق فرآیندهای حاکم بر فرسایش خاک و انتقال رسوب و برهمکنش احتمالی آن ها و همچنین زمینه ای برای افزایش دقت مدل های فرسایش خاک باشد. در تحقیق حاضر، آستانه حرکت ذرات و تغییرات زمانی غلظت رسوب در نمونه ای ماسه ای در شرایط آزمایشگاهی در سه شیب 1/3، 9/5، 9/8 درصد و با سه دبی در واحد عرض 78/4، 12/7 و 05/9 (×10-5 m2 s-1) در فلومی به ابعاد 40/2 متر طول و40/0 متر عرض بررسی شد. نتایج نشان داد، منحنی شیلدز برای تعیین آستانه حرکت برای این تحقیق مناسب نبود. قدرت جریان آستانه حرکت ذرات، 035/0 وات بر مترمربع تعیین شد. همچنین با افزایش شیب و به تبع آن افزایش قدرت جریان تا 05/0 وات بر مترمربع، شدت فرسایش افزایش یافت و فرسایش خاک از حالت ورقه ای به شیاری تبدیل شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که عامل اصلی تلفات خاک و تولید رسوب در دامنه ها، تشکیل و توسعه فرسایش شیاری است. بنابراین یکی از راه هایی که می تواند به طور موثر میزان فرسایش خاک را کنترل کند، جلوگیری از تشکیل شیار با روش هایی همچون کشت نواری، تراس بندی و بانکت بندی است.

    کلید واژگان: جریان ماندگار, تنش برشی, دانه بندی رسوب, پارامتر شیلدز}
    Mohamadrza Vali, Farzin Nasiri Saleh, Hossein Asadi *

    Accelerated soil erosion is the most important degradation factor of soil and water resources. Typically, soil erosion involves the detachment and transport of soil particles by rainfall, shallow surface flow or the interaction of these two factors. Therefore, understanding the motion threshold of sediment particles and temporal variation of sediment concentration in flow-induced can provide a detailed cognition of the processes inducing soil erosion and sediment transport and their eventual interactions. It is also important for increasing the accuracy of soil erosion models. In this study, the particle motion threshold and temporal variation of sediment were studied for a sandy sample at three slopes; 3.1, 5.9, 8.9% and-dunder three flow discharges of 4.78, 7.12 and 9.05 (×10-5 m2 s-1). This study was carried out in the laboratory conditions using a flume with 240 cm long by 40 cm width. The results showed that the Shields curve is not suitable for this study to determine the motion threshold. The threshold stream power of particle motion was determined 0.035 W m-2. Also, with increasing slope and consequently increasing stream power up to 0.05 W m-2, the erosion intensity increased and soil erosion changed from sheet erosion to rill erosion. The results indicate that the formation and development of rill erosion would be the main factor for soil loss and sediment production in hillslopes. Therefore, prevention of rill formation by strip croping, terracing and terrace farming is an effective strategy for soil conservation.

    Keywords: Soil erosion, Steady flow, shear stress, Sediment size distribution, Shields parameter}
  • ناهید پورعبدالله*، منوچهر حیدرپور، جهانگیر عابدی کوپایی، جهانشیر محمدزاده هابیلی

    حوضچه های آرامش برای کنترل پرش هیدرولیکی تحت شرایط شیب معکوس و زبری بستر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش اثر هم زمان سه شیب منفی، سه قطر زبری و دو ارتفاع پله مثبت انتهایی بر پروفیل سرعت و نوسانات فشار در اعداد فرود 4 تا 10 بررسی شده است. بر اساس نتایج ضخامت لایه مرزی بی بعد 71/0 محاسبه شد که در مقایسه با بستر صاف قابل ملاحظه بود. هم چنین تنش برشی 6/12 برابر شرایطبسترصاف به دست آمد. نتایج نشان داد سه عامل شیب منفی، زبری بستر و پله مثبت انتهایی باعث کاهش انحراف معیار استاندارد نوسانات فشار نسبت به حالت کلاسیک می شود. بیشترین مقدار ضریب بدون بعد انحراف معیار استاندارد نوسانات فشار و ضریب بدون بعد نوسانات فشار به ترتیب برابر 027/0 و 275/0 محاسبه شد که در مقایسه با حالت کلاسیک به ترتیب 6/65 و 7/64 درصد کاهش داشته است. هم چنین حداقل ضریب کاویتاسیون در این مطالعه برابر 87/3 محاسبه گردید و بنابراین سازه با مشکل کاوی تاسیون مواجه نخواهد بود.

    کلید واژگان: انحراف معیار, تنش برشی, حوضچه آرامش, ضخامت لایه مرزی}
    Nahid Pourabdollah *, Manouchehr Heidarpour, Jahangir Abedi Koupai, Jahanshir Mohamadzadeh Habili

    The control of speed and pressure oscillations along the stream, as two critical parameters in designing hydraulic systems, is vital since they have to be set within an acceptable range in order to prevent damages to hydraulic structures. Ead and Rajaratnam (2002) studied the hydraulic jump characteristics on the corrugated bed and calculated the thickness of dimensionless boundary layer to be 0.45. Pourabdollah et al. (2015) investigated the effect of roughness and adverse slope of the bed on the velocity profile and determined the mean shear force coefficient to be 11.5 times more than that of the classical condition. Fiorotto and Rinaldo (1992) stated that in hydraulic jump the pressure is oscillating around the mean pressure value, which is almost equal to piezometric head at each point. Also Lopardo and Solari (1980) determined the pressure oscillations equal to 0.084 for hydraulic jump at downstream of valve. Accordingly, although various studies have been carried out on hydraulic jump characteristics under different conditions, the simultaneous effect of end positive step, bed roughness and adverse slope on hydraulic jump characteristics have not yet been explored. Therefore, the aim of this study was to investigate the velocity profiles, flow surface and pressure oscillations in hydraulic jump within the stilling basin at defined conditions.

    Keywords: Boundary Layer Thickness, Standard Deviation, Shear Stress, Stilling basin}
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