این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
پژوهش های حفاظت آب و خاک، جلد ۲۴، شماره ۱، صفحات ۱۲۱-۱۳۸
عنوان فارسی مطالعه آزمایشگاهی اثر امواج ضربه ای در تبدیل کانال های روباز با مقاطع ذوزنقه ای و مستطیلی بر مشخصات جریان
چکیده فارسی مقاله سابقه و هدف: تبدیل‌های همگرا در جریان‌های فوق بحرانی کاربردهای گسترده‌ای دارند. از جمله آن می‌توان به انتقال جریان از کانال‌های آبگیر سدها به سرریزهای تونلی، کاهش عرض کانال در تندآب‌ها و کاهش زمان انتقال جریان در کانال‌های انتقال سیلاب اشاره کرد. در مطالعه جریان‌های فوق بحرانی تشکیل امواج ضربه‌ای از اهمیت بالایی برخوردار است. تولید و توسعه این امواج به دلیل افزایش ارتفاع آب به اندازه چندین برابر عمق جریان ورودی و گسترش آن در محدوده وسیعی از کانال پایین دست و ناهموار ساختن سطح آب به لحاظ مهندسی نامطلوب بوده و هر گونه طراحی ضعیف کانال می‌تواند منجر به آبشستگی دیواره‌ها و کف کانال، آسیب رساندن به تجهیزات در مسیر جریان و بالا بردن هزینه‌های مربوط به نگهداری و کاهش راندمان انتقال آب گردد. در تحقیق حاضر تشکیل امواج ضربه‌ای در تبدیل‌های همگرای کانال روباز با مقاطع ذوزنقه‌ای و مستطیلی با به‌کارگیری مدل-های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش‌ها: به منظور بررسی پارامترهای هیدرولیکی امواج ضربه‌ای در تبدیل‌های همگرا، دوازده مدل با هندسه‌های متفاوت به‌کار گرفته شد. طول مورب دیواره‌های تبدیل (5/0، 75/0 و 1 متر) و زاویه شیب جانبی دیواره-ها (69/33، 45، 60 و 90 درجه) متغیرهای هندسی مورد مطالعه در تحقیق حاضر بود. مقدار نسبت همگرایی در کلیه مدل‌ها برابر 5/0 در نظر گرفته شد. مقادیر ارتفاع و سرعت لحظه‌ای در نقاط مختلف امواج ضربه‌ای تشکیل شده در مدل‌های مذکور به ازای چهار عدد فرود مختلف در محدوده 23/9-25/3 اندازه‌گیری شد. یافته‌ها: مقادیر اندازه‌گیری شده در تبدیل‌های همگرا حاکی از توزیع غیریکنواخت سرعت در راستای قائم امواج ضربه‌ای بود. همچنین حرکت جبهه موج به سمت پایین‌دست با کاهش سرعت و افزایش ارتفاع موج همراه بود که به ازای هندسه‌های مختلف تبدیل، روند تغییرات مذکور نیز متفاوت بود. نتایج نشان داد حداکثر ارتفاع امواج ضربه-ای در تبدیل‌های همگرا با مقاطع ذوزنقه‌ای به ازای زوایای شیب جانبی 69/33، 45 و 60 درجه نسبت به مقاطع مستطیلی به‌طور میانگین، به ترتیب به میزان 8/64، 3/54 و 6/39 درصد کاهش یافت. همچنین حداکثر سرعت امواج ضربه‌ای در تبدیل‌های همگرا با مقاطع ذوزنقه‌ای به ازای زوایای شیب جانبی مذکور نسبت به مقاطع مستطیلی به‌طور میانگین، به ترتیب به میزان 1/39، 6/31 و 5/16 درصد کاهش یافت. به‌ازای عدد فرود ثابت و طول یکسان دیواره تبدیل، افزایش زاویه شیب جانبی با افزایش استهلاک انرژی امواج ضربه‌ای همراه بود. همچنین بیشترین نرخ استهلاک انرژی در طول دیواره 5/0 متر مشاهده شد. به‌طوری‌که مقادیر افت انرژی امواج ضربه‌ای به‌ازای طول دیواره مذکور، عدد فرود 26/7 و زوایای شیب جانبی 69/33، 45، 60 و 90 درجه به‌ترتیب برابر 69/14، 43/15، 34/16 و 72/18 درصد به‌دست آمد. نتیجه‌گیری: تحلیل پروفیل‌های سرعت و سطح آزاد امواج ضربه‌ای حاکی از آن بود که در حالت کلی کاهش زاویه شیب جانبی (افزایش شیب جانبی) دیواره تبدیل، افزایش طول مورب دیواره تبدیل و همچنین کاهش عدد فرود جریان رابطه مستقیم با کاهش ارتفاع و سرعت امواج دارد. نظر به اینکه کانال‌های اجرایی عمدتاً با مقطع ذوزنقه‌ای ساخته و بهره‌برداری می‌شوند، یافته‌های تحقیق حاضر برای مهندسین طراح می‌تواند بسیار سودمند باشد.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله
عنوان انگلیسی Experimental Study of Shock Waves in Open-Channels Transition with Trapezoidal and Rectangular Sections
چکیده انگلیسی مقاله Background and objectives: Contractions have many uses in supercritical flows, such as flow conveyance from intake channels of dams to tunnel spillways, reduction of chutes width and reduction of flow conveyance time in the flood conduits. In supercritical flows studies, the formation of the shock waves has an important role. Technically, production and development of the mentioned waves are undesirable due to water depth increase because of several times increasing of inflow water depth, its spread at a wide range in downstream of channel and water surface roughness. Any weak design of channels under supercritical condition can cause to scour channel’s bed and walls, damage to equipment in the flow direction, raising maintenance costs and reduce water conveyance efficiency. In the present research, the formation of shock waves in converged transitions of open channel with rectangular and trapezoidal sections was investigated using laboratory and physical models. Materials and methods: In order to investigate hydraulic parameters of shock waves in the converged transitions, twelve models with different geometries were used. In the present research, the studied geometric variables were the diagonal length of transition walls (0.5, 0.75 and 1m) and side wall angle (33.69º, 45º, 60º and 90º). In all used models, the convergence ratio was 0.5. The height and instantaneous velocity were measured in different points of formed shock waves in the mentioned models for four different Froude number in the range of 3.25 to 9.23. Results: The measured values in the converged transitions showed that the velocity distribution was not uniform in the vertical direction of shock waves. Also, the results showed that by traveling wave front toward downstream cause to reduce wave velocity and increase wave height so that for various geometries, the changes trend was different. The results showed that on average, and for side slopes angels of 33.69º, 45º and 60º, the maximum height of shock waves was reduced 64.8%, 54.3% and 39.6% respectively in the comparison of trapezoidal and rectangular sections. Also, in the converged transitions and for the mentioned side slope angles, maximum shock wave velocity was reduced 39.1%, 31.6% and 16.5% respectively in the comparison of trapezoidal and rectangular sections. Increasing of side slope angle was accompanied with energy dissipation increment of shock waves for a constant Froude number and transition wall length. Also, maximum value of energy dissipation was seen for 0.5m of wall length. The values of energy dissipation for the mentioned length, Fr1=7.26 and side slopes angels of 33.69º, 45º, 60º and 90º were achieved 14.69%, 15.43%, 16.34% and 18.72%, respectively. Conclusion: The analysis of the velocity profiles and free surface of shock waves showed that in general the reduction of side slope angle (increasing side slopes) of the transition wall, increase of diagonal wall length of the transition and reduction of Froude number have a direct relationship with the reduction of waves velocity and height. Since channels are constructed in the form of trapezoidal, the obtained results of the present research can be very useful for designer engineers.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله
نویسندگان مقاله جواد بهمنش |
دانشگاه ارومیه- گروه مهندسی آب
سازمان اصلی تایید شده: دانشگاه ارومیه (Urmia university)

سهیلا علی پور |
دانشگاه ارومیه
سازمان اصلی تایید شده: دانشگاه ارومیه (Urmia university)

محمد رضا نیک پور | mohammad reza
دانشگاه محقق اردبیلی
سازمان اصلی تایید شده: دانشگاه محقق اردبیلی (Mohaghegh ardabili university)

نشانی اینترنتی http://jwsc.gau.ac.ir/article_3580_b73c7c343df216464028544ab333717f.pdf
فایل مقاله اشکال در دسترسی به فایل - ./files/site1/rds_journals/1379/article-1379-414790.pdf
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات