اثر جانمایی نازل بر آبشستگی موضعی ایجاد شده توسط جت‌های دیواره‌ای

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشگاه خوارزمی

2 هیات علمی دانشگاه خوارزمی

چکیده

در مقالۀ حاضر نتاج به دست آمده از 40 آزمایش در زمینۀ آبشستگی توسط جت‌های دیواره‌ای افقی سه-بعدی بیان شده است که در این آزمایش‌ها از سه عدد فرود ذره متفاوت در محدودۀ 9/3 تا 6/6 و تا پنج نسبت استغراق در محدودۀ 4 تا 15 برابر ابعاد جت، برای سه نازل با فواصل محوری متفاوت در محدودۀ فاصلۀ بی‌بعد 3/17 تا 5/0 از دیوارۀ کانال استفاده شده است. در این تحقیق ابتدا سازوکار آبشستگی ناشی از این سه جت را شرح داده و سپس اثر نزدیک‌شدن جت به دیوارۀ کانال در شرایط مختلف عمق پایاب و عدد فرود ذرات بر ابعاد حفرۀ آبشستگی مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان نیز نتایج آن با نتایج مطالعات پیشین اعتبارسنجی شده است. مشاهدات آزمایشگاهی و نتایج به دست آمده نشان داد که نزدیک شدن فاصلۀ نازل به دیوارۀ کانال سبب انحراف جت به سمت دیوارۀ نزدیک و ایجاد عدم تقارن در جریان-های شکل گرفته در طرفین جت خروجی شده است که این موارد بر آبشستگی ایجاد شده موثر بوده و با نزدیک‌شدن فاصلۀ جت به دیوارۀ کانال عمق حداکثر آبشستگی دارای روند افزایشی است به طوری که بیشترین عمق حداکثر آبشستگی ایجاد شده نیز توسط جت مماس به دیوارۀ کانال پدید آمده است. همچنین روند تغییرات پارامترهای طولی آبشستگی با نزدیک‌شدن فاصلۀ جت به دیواره، دارای روند کاهشی بوده و در اکثر موارد کمترین مقادیر آن توسط جت مماس به دیوارۀ کانال ایجاد شده است. همچنین در تایید مطالعات پیشین مشخص شد که پارامتر عمق پایاب بر پارامترهای طولی آبشستگی اثرگذار است. با توجه به نتایج این تحقیق می‌توان گفت که اثر پارامتر محل قرارگیری جت بر ابعاد حفرۀ آبشستگی محسوس بوده و می‌تواند به عنوان یک پارامتر موثر در مطالعات آبشستگی توسط جت‌های دیواره‌ای مطرح شود.

کلیدواژه‌ها


مهرآیین، م. و قدسیان، م. (1388)، "آبشستگی موضعی ناشی از جت های دیواره‌ای سه بعدی مایل"، مجله علمی پژوهشی، دوره 4، شماره 4، 51-69.

Ali, K.H.M., and Lim, S.Y. (1986). "Local scour caused by submerged wall jets", Proceedings of the Institute of Civil Engineers, Part 2 (81), pp. 607-645.

Ade, F., and Rajaratnam, N. (1998). "Generalized study of erosion by circular horizontal turbulent jets", Journal of Hydraulic Research, 36(4), pp. 613-635.

Dey, S., and Sarkar, A. (2006). "Scour downstream of an apron due to submerged horizontal jets", Journal of Hydraulic Engineering, 132(3), pp. 246-257.

Elsayed, H., and Helal, E., El-Enany, M., and Sobeih, M. (2018). "Impacts of multi-gate regulator operation schemes on local scour downstream", ISH, Journal of Hydraulic Engineering, https://doi.org/10.1080/09715010.2018.1511386.

Faruque, M. A. A. (2004). "Transient local scour by submerged three dimensional wall jets: effect of tailwater depth". M. A. Sc. Thesis, University of Windsor. Windsor, Canada.

Faruque, M.A.A., Sarathi, P., and Balachandar, R. (2006). "Clear water local scour by       submerged three-dimensional wall jets: effect of tailwater depth", ASCE, Journal of Hydraulic Engineering, 132(6), pp. 575-580.

Lim, S.Y. (1995). "Scour below unsubmerged full-flowing culvert outlets", Institution of Civil Engineers, 112 (2), pp.136-149.

Mazurek, K. A., and Gautam, B., and Ahsan, M. R. (2009). "Submergence effects on jet behavior and scour for plane wall jets in cohesionless material",33rd IAHR Congress, IAHR, Spain.

Mehraein, M. (2017). "Discussion of 'Effects of Jet Flipping on Local Scour Downstream of a Sluice Gate' by Chen Xie and Siow-Yong Lim", ASCE, Journal of Hydraulic Engineering, 143(11).

Rajaratnam, N., and Berry, B. (1977). "Erosion by circular turbulent wall jets", Journal of Hydraulic Research, 15(3), pp. 277-289.

Rajaratnam, N., and Diebel, M. (1981). "Erosion below culvert like structure", Proceeding of the Institution of Civil Engineers, 112(2), pp.136-149.

Sarathi, P. (2005). "Scour by submerged square wall jets at low densimetric Froude numbers". M. A. Sc. Thesis, University of Windsor. Windsor, Canada.

Sarathi, P., Faruque, M.A.A., Balachandar, R. (2008). "Influence of tailwater depth, sediment size and densimetric Froude number on scour by submerged square wall jets", Journal of Hydraulic Research, 46 (2), pp.158-175.

Sui, J., Faruque, M. A. A., and Balachandar, R. (2008). "Influence of channel width and tailwater depth on local scour caused by square jets", Journal of Hydro-environment Research, 2, pp. 39-45.

Xie, C., and Lim, S.Y. (2014). "Effects of Jet Flipping on Local Scour Downstream of a Sluice Gate", ASCE, Journal of Hydraulic Engineering,141(4).