بررسی آزمایشگاهی طرح سازه بیم های متقاطع در کنترل پرش نامتقارن نوع S مقاطع واگرای ناگهانی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 Ph.D. Student, Dept. of Hydraulic Structures, College of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran.

2 عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز گروه سازه های آبی

3 گروه سازه های آبی، دانشکده علوم آب، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران

4 Assistant Professor, Dept. of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Univ. of L'Aquila, Via G. Gronchi, L'Aquila, Italy.

5 دانشگاه شهید چمران اهواز

10.30482/jhyd.2022.333263.1595

چکیده

انبساط مقطع می تواند راه حل مناسبی برای افزایش کار حوضچه های آرامش باشد. با این حال، در برخی از شرایط اجرایی، پدیده نامطلوب ناپایداری جریان می تواند منجر به جریان نامتقارن و تمرکز سرعت موضعی بیشتر در آبراهه (کانال) پایاب شود. این مقاله نتیجه انجام یک تحقیق تجربی با استفاده از چند سری تیرهای متقاطع، آزمایش شده در ترکیب بندی های هندسی و شرایط هیدرولیکی مختلف می باشد. در آغاز، اثربخشی این سامانه از نظر یکنواختی جریان و سرعت در بستر آبراهه تجزیه و تحلیل شد. کار سامانه، در شرایط پایاب با توصیف الگوهای جریان سه بعدی، با کاهش تدریجی سطح آب پایین دست  به 70%، 80% و 90% عمق پایاب در شرایط مرجع آزمایش شد. اندازه گیری سرعت های سه بعدی برای تعیین فراسنجه های یکنواختی جریان، ضریب های مومنتم و انرژی، تجزیه و تحلیل توزیع سرعت های سه بعدی،  انرژی جنبشی آشفتگی، بررسی های تکمیلی توسعه تمرکز خطوط هم تنش و افت انرژی پرش در شرایط آزمایش های مرجع و ترکیب بندی های بهینه، بررسی شد. نتایج نشان داد که افزون بر روند کیفی همانند β و α، که ضریب های تصحیح انرژی جنبشی و مومنتم به عنوان فراسنجه های اساسی بررسی یکنواختی جریان می باشند، همچنین مشاهده شد که سازه هدررفت انرژی در همگن سازی موثر جریان، حتی در شرایط سطح آب پایین دست متغیر نیز دارای عملکرد مطلوبی است. در جریان آشفته پس از سازه، برای فرود 5/9 و سه ترکیب بندی بهینه ، نوسان های سرعت در راستای افقی، عرضی و عمقی محاسبه شد و تغییرپذیرهای انرژی جنبشی آشفتگی (TKE) در برابر Z/Yt نشان داده شد و مشخص شد، تمرکز بیشترین میزان TKE درحالت پایاب hs9/0 قرار دارد. در بررسی خطوط تمرکز، میزان های
 6/0~3/0≡ TKE  درحدود 48/14 درصد بزرگی میزان های انرژی جنبشی آشفتگی جریان را دارا می باشند. در نهایت تحلیل افت انرژی نسبی پرش با استفاده از بیم های متقاطع نشان داد که بیشترین افت انرژی در ترکیب بندی 3 و در مقایسه با شرایط مرجع که روند افزایشی افت انرژی نسبی در آن تا فاصله 2 متری با شیب 41/11 ادامه دارد، به طور میانگین به میزان 78/44 درصد افزایش افت انژی نسبی را موجب می شود. لذا این سازه هدررفت انرژی با وجود انبساط مقطع و در عین پرهیز از گذاری های زیانبار آن توصیه می شود. 

کلیدواژه‌ها

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 22 اسفند 1400
  • تاریخ بازنگری: 30 خرداد 1401
  • تاریخ پذیرش: 12 آبان 1401
  • تاریخ اولین انتشار: 12 آبان 1401

اشتراک گذاری

ارجاع به این مقاله

آمار