بررسی پدیده کاویتاسیون در حوضچه آرامش با بستر زبر و پله ناگهانی

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 استادیار دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

بررسی و تحلیل فشارهای دینامیکی یکی از مباحث مهم در مطالعه مدل‌های هیدرولیکی است. از جمله مناطق مهمی که به دلیل آشفته بودن جریان و افزایش سرعت، مطالعه نوسانات دینامیکی در آنها توصیه می شود، حوضچه‌های آرامش هستند. در این تحقیق با استفاده از مدل فیزیکی به بررسی خصوصیات پرش هیدرولیکی بر پله معکوس با بستر زبر پرداخته شده است. این آزمایش‌ها در محدوده بده جریان 38 تا 230 لیتر بر ثانیه و عدد فرود 98/2 تا 81/11 انجام شدند و تغییرات فشار دینامیکی در کف حوضچه و در محور مرکزی، و دو محور دیگر که در سمت چپ و راست محور مرکزی قرار داشتند، توسط مبدل فشار برداشت شد. بررسی آماری فشارهای دینامیکی شامل محاسبه حداکثر، متوسط و حداقل فشار در یک پریود زمانی (90 ثانیه) شامل 3562 نمونه در هر پیزومتر بود. در مجموع 109 پیزومتر برای برداشت فشارهای دینامیکی استفاده شدند. نتایج نشان داد پیزومترهایی که در معرض برخورد مستقیم با جت آب قرار داشتند، دارای کمترین فشار و حتی فشارهای منفی بودند. از این‌رو اندیس کاویتاسیون به منظور بررسی وقوع کاویتاسیون برای بحرانی‎ترین پیزومترها محاسبه گردید که این اندیس همواره بیش از 78/2 می‎باشد. از این‌رو این سازه از نظر کاویتاسیون در معرض خطر قرار ندارد.

کلیدواژه‌ها


ایزدجو ف.، شفاعی بجستان م. و بینا م. (1383). "مشخصات پرش هیدرولیکی بر روی بسترهای موجدار ذوزنقه‎ای شکل". مجله علمی کشاورزی 27، ص‌ص. 107-122.

اسماعیلی ک. و ابریشمی ج. (1379). "پرش هیدرولیکی روی کانال‎های با شیب معکوس و پله منفی". نشریه استقلال 2، ص‌ص. 97-110.

بدیع زادگان ر.، اسماعیلی ک.، فغفور مغربی م. و صانعی م. (1390). "مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه‎های آرامش کانال های آبیاری با بستر موج دار". نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی) 25، ص‌ص. 676-687 .

فرهودی، ج (1386). فشار متوسط در اطراف بلوک های پای تنداب حوضچه آرامش ساف (SAF). فصلنامه دانش کشاورزی، شماره 68، ص. 17.

نژندعلی ع.، اسماعیلی ک.، فرهودی ج. و راور ز. (1390). "تاثیر زبری های یکپارچه مثلثی بر مشخصات پرش هیدرولیکی". نشریه آبیاری و زهکشی ایران، جلد 5، ص‌ص. 234-241.

نصراصفهانی م. (1391). "تاثیر زبری‎های مصنوعی غیر ممتد بر نیروهای هیدرودینامیکی و ضخامت دال بتنی کف حوضچه‎های آرامش از نوع پرش هیدرولیکی". رساله دکتری، دانشگاه شهید چمران اهواز، ص. 293.

Abbaspour, A., Hosseinzadeh Dalir, A., Farsadizadeh, D. and Sadraddini, A. A. (2009). Effect of sinusoidal corrugated bed on hydraulic jump characteristics. Journal of Hydro-Environment Research 3(2), pp. 109-117.

Armenio, V., Toscano, P. and Fioroto, V. (2000). On the effects of a negative step on pressure fluctuations at the bottom of a hydraulic jump. J. Hydraul. Res. 38(5), pp. 359-368.

Basco, D. R. and Adams, J. R. (1971). Drag force on baffle block in hydraulic jumps. J. Hydraul. Div, ASCE, 97, pp. 2023-2035.

Bellin, A. and Firotto, V. (1995). Direct dynamic force measurement on slabs in spillway stilling basins. J. Hydraul. Div, ASCE, 121, pp. 686-693.

Blaisdell, F.W. (1943).The SAF stilling basin. us dept. of agric. soil conservation service, st. Anthony Falls Hydraulic Lab., Minneapolis, USA.

Carolo, F.G., Ferro, V. and Pam Palone, V. (2007). Hydraulic jumps on rough beds. J. of Hydraulic Engineering, ASCE 133(9), pp. 989-999.

Ead, S. A., and Rajaratnam, N. (2002). Hydraulic jumps on corrugated beds. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE 128(7), pp. 656-663.

Falvey, H. T. (1990). Cavitation in chutes and spillways. Engineering Monograph, No. 42, U.S. Bureau of Reclamation, Denver.

Farhoudi, J. and Narayanan R., (1991). Force on slabs beneath hydraulic jump, J. Hydraul. Div. ASCE, 117, pp. 469-483..

Farhoudi, J, (1993). Cavitations inception possibilities around baffle blocks in stilling basins. Scientific Journal, University of Science & Industry. Tehran, Iran

Farhoudi, J. (2009). Total pressure around chute blocks of SAF stilling basins. International Journal of Civil Engineering. Vol. 7, No. 4, pp. 271-279.

Farhoudi1, J., Sadat-Helbar1, S. M. and Aziz, N. (2010). Pressure fluctuation around chute blocks of SAF stilling basins., J. Agricultural Science Technology, 12(2), pp. 203-212.

Fiorotto, V. and Rinaldo, A. (1992a). Turbulent pressure fluctuations under hydraulic jump. J. Hydraul Res., IAHR, 30(4), pp. 499-520.

Forster J. W., and Skrinde, R. A. (1950). Control of the hydraulic jump by sills. Transactions ASCE, 115(2415), pp. 988-991.

Gill, M. A. (1980). Effect of boundary roughness on hydraulic jump, Water Power & Dam Construction, 32, pp. 22-24.

Gohari, A., and Farhoudi, J. (2009). The characteristics of hydraulic jump on rough bed stilling basins. 33rd IAHR Congress. Vancouver, British Columbia:1-9.

Guven, A., Gunal, M and Abdulkadir. C. (2006), Prediction of pressure fluctuation on sloping stilling basins using neural networks. Canadian Journal of Civil Engineering. 33, pp. 1379-1388.

Hager, W. H., and Bremen, R. (1989). Classical hydraulic jump: sequent depths ratio. Journal of Hydraulic Research IAHR, 27(5), pp. 566-570.

Hager, W. H., and Bretz, N. V. (1987). Hydraulic jumps at positive and negative steps. Journal of Hydraulic Reasearch, 24(4), pp. 237-253.

Harleman, D. R. F. (1955). Effect of baffle piers on stilling basin performance. Journal of Boston Society of Civil Engineers, 42, pp. 84-99.

Hughes, W. C., and Flack, J. E. (1984). Hydraulic jump properties over a rough bed. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 110(12), pp. 1755-1771.

Khatsuria, R. M. (2005). Hydraulic of spillways and energy dissipaters. Dekker, New York.

Moore, W. L., and Morgan, C.W. (1959). Hydraulic jump at an abrupt drop. Journal of the Hydraulics Division, American Society of Civil Engineers, Paper No: 2991, pp. 507-524

 

Mohamed Ali, H. S. (1991). Effect of roughened-bed stilling basin on length of rectangular hydraulic jump. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 117(1), pp. 83-93.

Narayanan, R., and Schizas, L.S. (1980). Force on sill forced jump, Journal of Hydraulics Division, ASCE, 106, pp. 1159-1172.

Nasr Esfahani M.J and Shafai Bajestan M. (2012). "Dynamic force measurement of roughened bed B-jump at an abrupt drop". Archives Des Science Journal, Vol. 65, No. 8, pp. 47-54.

Nasr Esfahani M.J and Shafai Bajestan M. (2012). "Design of stilling basins using artificial roughness". Journal of Civil Engineering and Urbanism (JCEU), Vol. 2, No. 4, pp. 159-163.

Novak, P., Guinot, V., Jeffrey. A and Reve, D. E. (2010). Hydraulic Modeling an Introduction. Spon Press, New York, USA.

Pagliara, S., Lotti, I., and Palermo, M. (2008). Hydraulic jump on rough bed of stream rehabilitation structure. Journal of Hydro-Environment Research: 29-38.

Peterka, A. J. (1958). Hydraulic design of stilling basins and energy dissipators. Engineering Monograph 25. US Bureau of Reclamation: Denver, Col.

Rajaratnam, N. (1965b). "The hydraulic jump as a wall jet". J. Hydraul. Div., ASCE. 91(5), pp. 107-132.

Rajaratnam, N. (1967). "Hydraulic jumps." Advances in Hydro science, (4), pp. 197-280.

Rajaratnam, N. (1968). Hydraulic jump on rough bed. Transactions of the Engineering Institute of Canada, 11(A-2), pp. 1-8.

Tokyay, N. D. (2005). Effect of channel bed corrugations on hydraulic jumps. Impacts of Global Climate Change Conference, EWRI, 15-19 May, Anchorage, Alaska, USA.

Toso, J. W. and Bowers, C. E. (1988). "Extreme pressure in hydraulic jump stilling basin." J. Hydraul. Eng., ASCE. 114(8), pp. 829-843.