دانلود پایان نامه ارشد : بررسی آزمایشگاهی تاثیر عرض و ارتفاع زبری­های ممتد مثلثی شکل بر مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه­های آرامش افقی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته عمران 

عنوان : بررسی آزمایشگاهی تاثیر عرض و ارتفاع زبری­های ممتد مثلثی شکل بر مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه­های آرامش افقی

دانشگاه آزاد اسلامی واحد یاسوج 

پایان نامه کارشناسی ارشد  رشته مهندسی عمران 

عنوان :

بررسی آزمایشگاهی تاثیر عرض و ارتفاع زبری­های ممتد مثلثی شکل بر مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه­های آرامش افقی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

پرش هیدرولیکی از جمله پدیده های هیدرولیکی شگفت آوری است که موجب استهلاک انرژی جنبشی آب می گردد سازه های هیدرولیکی نظیر حوضچه های آرامش عمدتاً به منظور استهلاک انرژی در پائین دست سرریزها، تندآب­ها و دریچه­ها از این خاصیت مهم پرش هیدرولیکی استفاده می‌نمایند. ابعاد این سازه­ها بستگی مستقیم به مشخصات پرش هیدرولیکی دارد از این رو برای اقتصادی کردن این سازه­ها، از دیرباز مطالعات گسترده ای به منظور مطالعه مشخصات پرش هیدرولیکی و چگونگی کنترل آن و یا به حداقل رساندن ابعاد آن صورت گرفته است. از جمله در سال‌های اخیر مشخص گردیده است که زبری ممتد حوضچه­های آرامش می تواند در کاهش ابعاد پرش مؤثر باشد با چنین فرضیه­ای تحقیق حاضر انجام گرفته است تا با انجام آزمایش­های آزمایشگاهی بتوان میزان و نحوه تأثیر آن را مشخص نمود. با این هدف از آزمایش­های متعددی     (90 آزمایش) برای اعداد فرود ورودی در محدوده 19/5 تا 5/12 در فلوم به عرض 35 سانتی­متر انجام گرفت. در این آزمایش­ها زبری­های مثلثی شکل با سه ارتفاع (2، 4و 6) و سه عرض متفاوت            (4 ،8، 12) سانتیمتر و ترکیب آن­ها در کف فلوم به طوریکه سطح بالایی زبری­ها با سطح پنجه سرریز  در یک تراز واقع شوند نصب و مورد آزمایش قرار گرفت و پارامترهایی چون، دبی جریان، عمق اولیه، عمق ثانویه، طول غلتاب، طول پرش ،پروفیل سطح آب با دقت اندازه گیری  شد تجزیه و  تحلیل داده ها نشان دادند که زبری ها باعث کاهش طول پرش به اندازه متوسط 50 درصد و کاهش عمق ثانویه پرش به میزان حدود 20 درصد نسبت به حالت کلاسیک می شوند. علت این کاهش را می توان افزایش  میزان آشفتگی جریان در بین زبری­ها دانست که باعث افزایش تنش برشی به میزان حدود 13 برابرمی شود.

 

1-1- کلیات

در طراحی سیستم‌های هیدرولیک سرعت جریان نباید بیش از حد قابل قبولی باشد. زیاد بودن سرعت آب در یک کانال خاکی و یا در رودخانه طبیعی فر سایش بستر و جداره‌ی کانال را به همراه داشته که ممکن است باعث خسارات جبران ناپذیری به تأسیسات مجاور رودخانه گردد معذلک در بسیاری مواقع به دلایل مختلفی از قبیل شیب زیادکف کانال خاکی و یا اختلاف زیاد انرژی بین دو مقطع و یا سقوط آزاد آب، با انرژی جنبشی بیش از حد آب مواجه می‌شویم که ناچاراً می‌باید سازه‌هایی را طراحی کنیم تا انرژی جنبشی اضافی مستهلک و سرعت جریان را به حداقل قابل قبولی کاهش دهد.

در پایین دست سر ریز سدهای به دلیل اختلاف ارتفاع زیاد، سرعت جریان و نهایتاٌ انرژی جنبشی، بشدت افزایش می‌یابد که عدم کاهش این انرژی باعث فرسایش کف و ایجاد گودال در پایین دست سد خواهد شد که در دراز مدت باعث واژگونی سد می‌شود  پس باید به نوعی این سرعت زیاد (انرژی جنبشی زیاد ) را در سیستم‌های هیدرولیکی از بین ببریم.

سازه‌هایی که باعث کاهش انرژی جریان و پائین آوردن سرعت به حداقل قبولی می‌شوند، سازه‌های مستهلک کننده انرژی(Energy Dissipatorstrueture) می‌گویند.     

بطورخلاصه این سازه‌ها به قرار زیر می‌باشند

الف- سازه‌های مستهلک کننده انرژی در جهت افقی در این سازه‌ها که اکثراٌدر پایین دست سر ریز سدها (سر ریز اوجی ) و در کانالها و در انتهای شیب شکن‌ها دیده می‌شوند انرژی آب به صورت جهش هیدرولیکی تلف می‌شود که انواع حوضچه‌های آرامش از این نوع می‌باشند.

ب- سازه‌های مستهلک کننده انرژی در جهت عمودی: این سازه‌ها اکثراٌ در کانالهای آبیاری مورد استفاده قرار می‌گیرند که از آن جمله می‌توان به حوضچه ای منی فولد (mani fold)، چاه آرامش و انواع فلیپ باکت‌ها اشاره کرد.

ج- سازهای مستهلک کننده انرژی در دو جهت عمودی و افقی: این سازه‌ها شامل انواع شیب شکنهای قائم و مایل می‌باشد که اکثراٌ در کانال‌های آبیاری استفاده می‌شود.

باتوجه به مطالب بالا یکی از معمول ترین روش‌های استهلاک انرژی در جهت افقی ایجاد پرش هیدرولیکی است پرش هیدرولیکی یا جهش آبی پدیده است جالب که بدلیل کاربرد بسیار آن در علم  هیدرولیک مطالعات بسیاری  

بر روی آن صورت گرفته است پرش هیدرولیکی پدیده­ای است که در اثر تغییر جریان از حالت فوق بحرانی به زیر بحرانی رخ می دهد. همزمان ‌با این کار آشفتگی­های زیادی بصورت گرداب­های شدید و جریان غلتابی معکوس ایجاد می‌شو دکه این غلتاب‌ها باعث ورود مقدار قابل ملاحضه ای هواشده و سطح آب دارای ظاهری سفید، کف آلود و آشفته می‌شود.

این آشفتگی­ها، غلتاب­ها و ورود هوا به داخل آب باعث می‌شوندکه از انرژی آب درحد بالائی کاسته شود.

در یک پدیده جهش آبی می‌بایست عمقهای  y1 و y2 (عمق‌های متناظر) طول پرشLj، میزان افت انرژی، توزیع فشار، پروفیل سرعت اندازه گیری گردد. یکی ازخصوصیات مهم جهش آبی طول جهش می‌باشدکه بدست آوردن آن بسیارمهم بوده زیرابرطول حوضچه آرامش تأثیرمستقیم دارد. مواردکاربرد پرش هیدرولیکی به شرح ذیل است.

  • کاهش انرژی آب درجریان ازروی سدها، سرریزها، و دیگر سازه‌های هیدرولیکی و نهایتاٌ محافظت ازقسمت‌های پائین دست.

2- افزایش سطح آب در کانال‌ها به منظور پخش آب.

3- افزایش دبی خروجی از زیر دریچه‌ها با دور نگه داشتن سطح یا یاب.

4- کاهش فشار بالابرنده در زیر سازه‌ها با افزایش عمق آب در دامنه سازه.

5- مخلوط نمودن مواد شیمیائی جهت تصفیه آب یا فاضلاب و نیز جهت مصارف کشاورزی

6- جدا نمودن هوای محبوس ازجریان­های موجود درکانال‌های باز دایروی.

بنابراین برای اینکه پرش درست در پائین دست سازه ایجاد شود و از منتقل شدن آن به پائین دست جلوگیری شود می‌بایست از حوضچه‌های آرامش استفاده کرد. این حوضچه‌ها مقاطع مستطیلی بوده و دیواره‌های آن ازبتن می‌باشد.

پس می‌بایست در پائین دست سازه یک کف افقی بتنی درست کرد و عمق پایاب لازم (عمق در پائین دست جهش در کانال ونه عمق ثانویه ) جهش را در آن ایجاد کرد تاعمق ثانویه جهش برابر آن عمق گردید در آن صورت پرش هیدرولیکی اتفاق خواهد افتاد چنانچه عمق پایاب موجود کم باشد در آن صورت برای اینکه جهش قطعاٌ ایجادشود می‌بایست کمی‌ کف حوضچه را پائین­تر آورد یا در انتهای کف افقی یک دیواره کوتاه قائم (پله) ایجاد کرد و سپس بوسیله این عمل اطمینان می‌یابیم که پرش قطعاٌ تشکیل می‌شود ولی این نکته مهم است که طول پرش بعضاٌ 1/6 برابر عمق ثانویه است و این طول زیادی را در بر می‌گیرد که چون سازه‌ها بتنی است باعث بالا رفتن هزینه می‌شود. بنابراین در طرح حوضچه‌های آرامش از بلوکهای ابتدائی، انتهائی و یا میانی نیز استفاده می‌کنند که به کوچکتر شدن طول حوضچه کمک می‌کند. پس اهداف اصلی ساخت حوضچه‌های آرامش یکی تثبیت پرش هیدرولیکی است و دیگری کمک به ایجاد پرش هیدرولیکی است. کوتاه­تر شدن طول پرش فقط به کم شدن هزینه‌ها کمک خواهد کرد. بدین جهت حوضچه‌های آرامش مختلفی مورد آزمایش قرار گرقتند که هر کدام برای یک نوع پرش شرح داده شده مفید می‌باشد این حوضچه‌ها پس از آزمایش بسیار و قطعی شدن آنها بصورت تیپ در آمده اند و در حال حاضر برای طراحی هر کدام از آنها می‌توان به تیپ اصلی آنها مراجعه کرد. بطور کلی دو نوع کلی حوضچه‌های آرامش وجود دارد یکی حوضچه‌های آرامش استاندارد USBR که خود به چندین نوع تقسیم می‌شود و یکی حوضچه آرامش استاندارد SAF که شرح آنها ذیلاٌ آورده می‌شود

در هفتاد سال گذشته، به دلیل اهمیت و کاربرد بسیار زیاد پرش هیدرولیکی مطالعات گسترده ای در این مورد انجام گردیده است.

پرش هیدرولیکی که در بستر‌های صاف، افقی و با شکل حوضچه منشوری اتفاق می‌افتد بنام پرش هیدرولیکی کلاسیک نام­گذاری شده است که دارای الگوی جریان دو بعدی می‌باشد این نوع پرش، پیش از این توسط محققین  بزرگ، مورد مطالعه قرار گرفته است. اهداف اصلی مطالعات ایشان، ایجاد روابط برای پیش بینی خصوصیات پرش نظیر طول پرش، عمق پایاب مورد نیاز. میزان استهلاک انرژی، توزیع سرعت جریان، نوسانات فشار، پروفیل سطح آب در طول پرش بوده است نتایج تحقیقات نشانگر آن است که زبری بستر در جهت کاهش طول پرش هیدرولیکی و عمق پایاب مؤثر است با توجه به اهمیت دو پارامتر طول پرش هیدرولیکی  و عمق پایاب در کم کردن هزینه‌های طراحی وساخت مستهلک کننده انرژی، همچنان نیاز به مطالعات در این مورد احساس می‌گردد. طی آخرین مطالعات انجام گرفته توسط ایدو راجاراتنام (2002) که از بستر مواج استفاده شده است نتایج آزمایشگاهی نشان داد که در صورت مواج بودن بستر، مقدار طول پرش و عمق پایاب بطور چشمگیری کاهش خواهد بافت همچنین به تحقیقات شفاعی و ایزدجو (2003) می‌توان اشاره کرد. آنها در تحقیقات خود با قرار دادن زبری‌های موجی شکل دربستر حوضچه آرامش نشان دادند که طول پرش هیدرولیکی تا 50% نسبت اعماق مزدوج نیز تا 30% کاهش یافته است مطالعات کارولو و همکاران (2007) نیز که روی بستر زبر شده توسط مصالح رودخانه‌ای نشان داد که طول پرش هیدرولیکی و عمق ثانویه کاهش چشمگیری داشته است.

1-2- ضرورت تحقیق

پرش هیدرولیکی متداول­ترین روش جهت استهلاک انرژی در پایین دست سازه‌هایی هیدرولیکی می‌باشد در مستهلک کننده‌هایی انرژی از نوع پرش معمولا ٌبا کمک بافل و در داخل حوضچه آرامش ایجاد می‌شود تاکنون مطالعات گسترده ای در زمینه انواع حوضچه‌های آرامش صورت گرفته است

هدف همه این  مطالعات  بوجود آوردن حوضچه‌های اقتصادی بوده است.

پارامترهایی چون طول حوضچه، ضخامت دال کف، عمق پایاب مورد نیاز از جمله پارامترهای مهمی‌هستند که بر اقتصاد کردن سازه حوضچه آرامش تأثیر فراوانی دارند اخیراٌمطالعه مقدماتی نشان داده که زبر بودن کف حوضچه‌های آرامش باعث کاهش طول حوضچه و کاهش عمق پایاب مورد نیاز می‌گردد.{اید وراجااتنام 2002}. این مطالعه امید زیادی برای ایجاد حوضچه‌های اقتصادی تررا فراهم کرده است.

1-3- فرضیه تحقیق

این تحقیق بر این فرضیه استوار است که ارتفاع و عرض‌هایی مختلف زبری در کف بستر از طریق افزایش تنش برشی و در نتیجه تلاطم بیشتر جریان می‌تواند باعث تغییراتی در خصوصیات پرش هیدرولیکی و کاهش طول پرش و عمق پایاب شود که نهایتاٌ می‌توان سازه‌های مستهلک کننده انرژی اقتصادی تری طراحی کرد.

1-4- اهداف مطالعه حاضر

بطور کلی با توجه به مطالعات ارائه شده  اهداف این مطالعات را می‌توان به شرح ذیل بیان کرد :

  • بررسی و ضعیت هیدرولیکی پرش در بستر زبر و اندازه­گیری مشخصات پرش نظیر طول پرش و عمق پایاب در پرش هیدرولیکی با ابعاد‌های متفاوت زبری بستر برای اعداد فرود متفاوت
  • برآورد میزان تأثیر ابعاد متفاوت زبری بستر بر مشخصات پرش هیدرولیکی و مقایسه آن با پرش کلاسیک
  • افت انرژی پرش در بستر و مقایسه آن با پرش کلاسیک
  • برآورد تنش برش کف در پرش هیدرولیکی با ابعاد‌های مختلف زبری بستر و مقایسه آن با حالت کلاسیک
  • ارتباطات ایجاد شده بین عوامل هیدرولیکی پرش در بستر زبر به صورت بدون بعد.

1-5- روش تحقیق

برای رسیدن به اهداف این تحقیق نیاز به انجام آزمایش‌های مختلف می‌باشد. ابتدا منابع مهم در زمینه پرش هیدرولیکی کلاسیک و پرش بر روی بستر‌های زبر جمع آوری و مورد بررسی قرار گرفته است سپس اقدام به ساخت یک دستگاه فلوم آزمایشگاهی شد . فلوم آزمایشگاهی به طول 8 متر عرض 35/0 متر و ارتفاع 4/0 متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی عمران دانشگاه آزاد واحد یاسوج مورد استفاده قرار گرفت.

1-6-  مطالب این پایان نامه

به منظور ارائه بهتر کارهای‌ انجام شده در این مطالعه سعی گردیده است، که موضوعات مورد و مطالعه در فصول جداگانه ارائه شود و در فصل ابتدا، مروری بر منابع و تحقیقات انجام شده قبلی، انجام گردد و سپس روش انجام آزمایشات و نتایج ارائه شود.

 

2-1- مقدمه    

با توجه به اينکه بررسي خصوصيات مربوط به پرش هيدروليکي مستلزم آشنايي با مفاهيم هيدروليکي بسياري مي­باشد که با دانستن آنها شناخت اين پديده عميق­تر صورت خواهد گرفت، از اين رو در بخش­هاي مختلف اين فصل برخي از مفاهيم کلي مربوط به هيدروليک مجاري باز بيان شده و در ادامه مباني مربوط به جهش­هاي هيدروليکي کلاسيک تشريح مي­گردد. همچنين در انتها به روش هاي موجود براي کنترل پرش هيدروليکي اشاره خواهد شد.

پرش هيدروليکي مي­تواند روي کف­هاي نسبتاً افقي و يا کف­هاي شيب­دار با مانع و يا بدون مانع به وجود آيد و بديهي است بسته به اين که در کداميک از موقعيت­هاي مذکور پرش حاصل گردد داراي خصوصيات کاملاً متفاوتي خواهد بود.

با توجه به سادگي هندسه آبراهه پرش هاي کلاسيک و اهميتي که اين سادگي در طراحي حوضچه­هاي آرامش دارد، پرش هيدروليکي کلاسيک طي هفتاد سال اخير داراي اهميت ويژه­اي بوده است. اين پديده در قرن 16 توسط لئوناردو داوينچي توصيف گرديده است اما از سال 1820 که بيدونه ايتاليايي نتايج اولين آزمايش را چاپ کرد، مورد توجه خاص قرار گرفت. (ماکاگنو 1967 بخش­هاي مهم آزمايشات بيدونه را ارائه داده است). بخش­هاي مهم و جالب آن شامل موارد (به نقل از هاگر 1992).

– نسبت عمق­هاي متناظر بالادست و پائين دست پرش.

– طول پرش که از پنجه پرش تا ناحيه عمق پايان اندازه­گيري گرديده بود.

نسبت عمق­هاي متناظر با استفاده از معادله مومنتم به خوبي توسط بلانگر (1838) پيش بيني گرديد. مطالعات تئوري و آزمايشات بيشتري توسط برسي فرانسوي (1860) انجام شد. بزين و دارسي (1865) و بوزينسک (1877). فورشهايمر (1914 و 1925) به خوبي خلاصه اي از مطالعات پرش هيدروليکي را ارائه نمودند. اطلاعات آزمايشگاهي زيادي توسط گيبسون (1914) براي اعداد فرود تا 6/8 ارائه گرديد. مطالعات مولر (1894) را مي توان به عنوان يک نمونه از يک روش متفاوت در قياس با مطالعات فرانسوي­ها در زمينه هيدروليک در نظر گرفت. مطابق بررسي بعمل آمده توسط هاگر، اطلاعات ساير کشورها در اين خصوص بدست نيامده است.

اولين مطالعه آزمايشگاهي سيستماتيک بر روي پرش هيدروليکي کلاسيک توسط سفرانز (1927و 1929) انجام شده اگرچه هينز (1920)، استيونس (1925)، لوي و المز (1927) و منتقدين آنها در مورد اينکه پرش به چه چيزي اتلاق مي شود بحث­هايي داشته اند اما مقاله سفرانز (1927) خلاصه اي از مطالعات پيشين از جمله اطلاعات بيدونه، دارسي بزن، فريدي مريمان (1895) را دارا است. همچنين اطلاعات سازمان محيط زيست ميامي (ريگل و بيبه 1917)، هورتون (1916) و کنيسون (1916) در آن گنجانده شده است. براساس مطالعات انجام شده توسط کنسيون و سفرانز و فلش بارت (1929) محاسبه عمق­هاي متناظر با استفاده از معادله مومنتم در سطح عمومي پذيرفته شد.

سفرانز (1929) پروفيل پرش­ها را در محدوده جريان غلطابي مشخص نمود و طي آن معادله­ای را براي محاسبه طول جريان غلطابي[1] ارائه داد. ضمناً استهلاک انرژي را به حرکت غلطابي جريان در ناحيه غلطابي نسبت داد و در آخر اولين دوره تحقيقاتي پرش­هاي هيدروليکي، مباني محدوده طولي و ارتفاعي پرش را تعيين نمود. در دهه سي ميلادي مهندسين هيدروليک آلماني مطالعات مربوط به پرش هيدروليکي را تحت تأثير قرار دادند. سفرانز (1930) استهلاک انرژي جريان غلطابي را مورد بررسي قرار داد و همچنين طول جريان غلطابي را براساس مطالعات اين واچرز (1930)، پيتر کوسکي (1932) و مطالعات قبلي خودش دوباره تحليل نمود.

در طول دوره دوم مطالعه مربوط به پرش­ها، عمده مطالعات و نتايج توسط ايالات متحده آمريکا بدست آمد که طي آن بخماتف (1932) در مورد جريان آبراهه­هاي باز بحث نمود و راس (1934) فرضيه اعداد بدون بعد که عدد فرود از شاخص هاي مهم پرش­هاي هيدروليکي مي باشد را ارائه نمود.

هوک (1934) پرش­هاي بزرگ و همچنين عکس­برداري از آن­ها را گزارش نمود و دراموند (1935) يک رويه ساده طراحي را ارائه نمود. بخماتف و ماتزکه (1936) پروفيل­هاي بدون بعد سطح آزاد آب و همچنين داده­هاي آزمايشي عمق­هاي متناظر و طول پرش را ارائه نمودند. سومين مطالعه انجام شده در خصوص طراحي توسط اسکوبي (1939) ارائه گرديد. مور (1943) وضعيت ايجاد پرش در انتهاي شيب شکن­ها و همچنين انواع فرم­هاي پرش و پروفيل­هاي سطحي را مورد بررسي قرار داد و بخماتف و ماتزکه به هنگام بررسي اين مقاله ايده توزيع سرعت را ارائه دادند.

ساير مطالعاتي که در اين ميان حائز اهميت هستند توسط اسمتانا (1933 و 1935) در چکسلواکي، ويسيکي (1931) در سوئيس، جونز (1928) و انگل (1933) در انگليس، ليندکويست (1927 و 1933) در سوئد، اسکاند (1938 و 1946) در فرانسه، فرگليو (1939) در ايتاليا و توسط محققين روس از جمله آروين (1935) و سوتوسو (1935) ارائه گرديده است. نقد و بررسي­هاي مهمي نيز توسط شوکليچ (1935)، سيتريني (1939) و بعد از آن توسط جيگر (1949) انجام شد. دوره دوم مطالعات پرش هاي هيدروليکي با آغاز جنگ جهاني دوم به اتمام رسيد.

در اواخر دوره 50 و اوائل دوره 60 سه کار عمده در زمينه پرش­هاي هيدروليکي از جمله مطالعات راس و همکاران (1959) و اشکرودر (1963) و راجاراتنام (1965) انجام گرفت. تمام اين مطالعات با ميدان سرعت داخلي و ويژگي­هاي توربولانت در پرش هيدروليکي درارتباط بودند. بطور همزمان برادلي و پترکا (1957) اطلاعات بيشتري را در هنگام مطالعه جريان دريچه­ها توسط فرانکو(1955 و 1961) جمع آوري کردند.

راجاراتنام (1962و1968) پروفيل سطح آزاد را تعريف کرد، پاتاب هيرامايا (1964) اثرات ويسکوزيته را مورد بررسي قرار داد و هانکو (1965) ميزان افت انرژي در پرش را مطالعه کرد. مطالعات تئوري مربوط به عمق­هاي متناظر و طول پرش توسط فلورز(1954)،اشکرودر (1954 و 1962)، هورسکي آمداستراوس (1960 و 1961) و بور (1960)، راو و راماپ راساد (1966) و گوپتا (1967) انجام شده است. آني (1961) و اشکرودر (1964) معادلات اساسي جريان توربولانت را مورد تجزيه و تحليل قرار دادند. آلن و حميد (1968) موقعيت ايجاد پرش، بريتنودر و دورر (1967) توزيع توربولانت در پرش و رضوان (1967) مشخصات توربولانت در طول پرش را مورد بررسي قرار دادند. اين دوره از تحقيقات با نظريه راجاراتنام (1967) پيرامون پرش­هاي هيدروليکي به اتمام رسيد. راجاراتنام در مقاله خود ضمن بررسي مقالات اخير اشاره  خاصي نيز به ويژگي­هاي جريان داخلي داشت. همچنين فرضيه او پيرامون تطبيق هيدروليکي با جت­هاي ديواره­اي بسيار حائز اهميت است.

دوره چهارم پرش­هاي هيدروليکي در اوائل دهه هفتاد صورت گرفت و شامل روش­هاي مشاهداتي بسيار پيشرفته مانند روش هات فيلم (رش 1970، رش و لوت هاورز 1971 و 1972) و سنجش­گر ليزر داپلر مي باشد. اولين مدل­هاي رياضي پرش هيدروليکي توسط راس (1970) نارايانان (1975) مک کرکديل و خليفه (1983) مادسن و سوندسن (1983)، سوندسن و مادسن (1984)، قارانگيک و چادري (1991) تهيه گرديد و تغيير جريان از وضعيت فوق بحراني به جريان زير بحراني توسط معادله از نوع بوزينسک شبيه سازي شد.

تعدادي از مقالات راجع به موضوعاتي که توضيح داده شد بحث مي کنند مثلاً سوامي (1970)، گارگ و شرما (1971) در خصوص راندمان پرش بحث مي­کنند. ويلسون و ترنر (1972) مقاله­اي را تحت عنوان موقعيت پرش منتشر کردند. مقالاتي که پيرامون تعيين طول پرش بحث مي­کنند شامل مقالات سرماونيون هام (1973)، مهرترا (1976)، گيويا و همکاران (1976)، بوش (1981 و 1982)، اورس (1987)، هاگر و برمن و کاواگوشي (1990) مي باشند. در زمينه عمق­هاي متناظر، پروفيل سطح آب، از جمله ويژگي هاي جريان داخلي رش و همکاران (1976)، گيويا و همکاران (1977)، سوامي و پراساد (1977)، گيل (1980)، پاولو (1987)، وينخ سيانوزهنسکي (1988)، هاگر و برمن (1989)، هويت وسلين (1989) تحقيقاتي را به انجام رسانده اند. لوت هاوزر و کارتا (1972)، لوت هاوزر و آلمو (1979) تأثير جريان ورودي و جداشدگي بر روي پرش را تجزيه و تحليل کرده اند. نسه و محمود (1976) تحليل تنش برشي مرزي را در پرش­هاي افقي و بر روي شيب بررسي نموده­اند و نتيجه گرفتند که اختلاف قابل توجهي در پارامترهاي مربوطه در شرايط جريان توسعه يافته و توسعه نيافته وجود دارد. مکانيزم استهلاک انرژي توسط ويپارلي (1988) مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. اوتسو و همکاران (1990) قادر به يافتن اثر شرايط ورودي بر روي عمق­هاي متناظر، طول پرش و سرعت ماکزيمم نگرديدند ولي افزايش لايه مرزي در طول پرش را مورد بررسي قرار دادند. مطالعه آنها از اين جهت حائز اهميت است که نشان دادند پرش هيدروليکي کلاسيک نوعي خاص از پرش مستغرق مي باشد. چهارمين دوره از مطالعات پرش­هاي هيدروليکي با بازنگري مک کروکديل (1986) به پايان رسيد.

2-2- روش هاي استهلاك انرژي

يكي از پارامترهاي مهم در طراحي سيستم هاي هيدروليكي كنترل سرعت جريان مي‌باشد. سرعت جريان براي شرائط مختلف طراحي بايد در محدوده قابل قبولي قرار گيرد تا از تخريب و خسارات جلوگيري شود. سرعت زياد آب در يك كانال و يا رودخانة طبيعي، فرسايش بستر و جدارهاي كانال را به همراه دارد. وجود امواج در سطح آب به دليل انرژي جنبشي آب، ديواره‌هاي ساحلي رودخانه‌ها را شديداً در معرض فرسايش قرار مي‌دهد و مي‌تواند خسارات جبران‌ناپذيري به تأسيسات مجاور رودخانه وارد كند، بنابراين كنترل انرژي جنبشي آب در تأسيسات آبي از اهميت بالائي برخوردار مي‌باشد. معذالك در بسياري مواقع بدلائل مختلفي از قبيل شيب زياد، سقوط آزاد آب، با انرژي جنبشي بيش از حد جريان آب مواجه مي‌شويم كه ناچاراً مي‌بايستي سازه‌هائي طراحي شود تا انرژي جنبشي اضافي را مستهلك و سرعت جريان به حد قابل قبولي تقليل يابد. اينگونه تأسيسات هيدروليكي را سازه‌هاي استهلاك كننده انرژي نامند.

2-3- استهلاك انرژي با ايجاد پرش هيدروليكي

2-3-1- مقدمه

همانطور كه قبلاً اشاره شد، تغيير رژيم جريان از حالت فوق بحراني به حالت زيربحراني كه با افزايش ناگهاني سطح آزاد آب و افت انرژي قابل توجه همراه است، پرش هيدروليكي نام دارد. هنگامي كه جريان با سرعت زياد با توده آب در حال حركت با سرعت كم برخورد نمايد، ابتدا جريان با سرعت زياد در زير توده آب حركت مي كند، سپس به سمت سطح آب پخش و گسترده مي يابد. اين عمل موجب تلاطم و پيدايش گرداب­ها در داخل و غلتاب­ها در سطح آب مي شود. غلتاب­ها به طور پيوسته در سطح آزاد پرش تشكيل مي شوند و در جهت عكس حركت عقربه­هاي ساعت حركت ميكنند ( شكل 2-1) غلتاب‌ها موجب وارد شدن هوا به داخل جريان و ايجاد   حباب­هاي هوا و سفيدي رنگ آب مي شوند. حركت غلتاب­ها و گرداب‌هاي ناشي از تلاطم، سبب اتلاف مقدار زيادي انرژي در پرش به صورت گرما مي شوند.

شكل 2-1- توصيف پرش هيدروليكي

در كانال­هاي پرش هيدروليكي در زير دريچه­هاي تنظيم كننده، در پاي سرريزها و يا در محلي كه كف يك كانال با شيب تند به طور ناگهاني مسطح شود، به وجود مي آيد. قدرت پرش به عدد فرود قبل از آن بستگي دارد. هر قدر عدد فرود بيشتر باشد، پرش قوي تر است.

عمق جريان قبل از پرش را عمق اوليه و عمق جريان بعد از پرش را عمق ثانويه يا متوالي می گویند. مقطع (1) که در آن جا جریان فوق بحرانی وارد پرش                          
مي شود و نقطه آغاز جهش است، پاشنه پرش ناميده مي شود. مقطع (2) كه بعد از پرش و در خارج از منطقه غلتابي قرار دارد و در‌آن جا سطح آب تقريباً هموار است، انتهاي پرش مي باشد.

تعداد صفحه :68

قیمت : 14700تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  --