نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

بررسی تغییرات ضرایب رابطه‌ی نمایی جریان غیردارسی درون مصالح سنگریزه‌ای تحت شرایط مختلف جریان

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه زنجان، زنجان.
2 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه زنجان، زنجان.
10.30482/jhyd.2023.394805.1641
چکیده
محاسبه‌ی‌ گرادیان هیدرولیکی در تحلیل جریان ماندگار درون مصالح سنگریزه‌ای اهمیت بالایی دارد. برای محاسبه‌ی گرادیان هیدرولیکی بر اساس سرعت جریان غیردارسی از روابط دوجمله‌ای و نمایی استفاده می‌شود که رابطه‌ی دوجمله‌ای نسبت به نمایی از دقت و کارایی بالاتری برخوردار است. از آنجا که در تحلیل دو‌بُعدی جریان غیردارسی در محیط‌های متخلخل درشت استفاده از رابطه‌ی نمایی ضرورت دارد، محققین در گذشته روابطی را جهت محاسبه‌ی ضرایب m و n رابطه‌ی نمایی بر اساس ضرایب a و b رابطه‌ی دو جمله‌ای ارائه داده‌اند. در برخی از پژوهش‌های قبلی Vmax=1 در نظر گرفته شده است، این در حالی است که حداکثر سرعت جریان به خصوصیات فیزیکی سنگریزه‌ها و ویژگی‌های جریان بستگی داشته و لزوماً معادل واحد نیست. در پژوهش حاضر محاسبه‌ی سرعت حداکثر بر مبنای مقادیر a و b و Re مدل تحلیلی احمد و سونادا پیشنهاد شده است. نتایج نشان می‌دهد که برای محاسبه‌ی ضرایب m و n رابطه‌ی نمایی با استفاده از ضرایب a و b و با فرض Vmax=1، اختلاف بین متوسط میانگین خطای نسبی گرادیان هیدرولیکی محاسباتی و ثبت شده در آزمایشگاه برای مصالح ریز، متوسط و درشت‌ به ترتیب برابر با 95/21، 98/22 و 97/21 درصد به دست آمده است. در حالی که بر مبنای رابطه‌ی پیشنهادی، مقادیر میانگین خطای نسبی در مصالح ریز، متوسط و درشت به ترتیب برابر با 39/11، 69/14 و 72/19 درصد محاسبه شده است. به بیان دیگر، راهکار پیشنهادی باعث افزایش دقت محاسبه‌ی گرادیان هیدرولیکی با استفاده از مقادیر a و b، در برآورد ضرایب m و n شده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Bari, R. & Hansen, D. (2002). Application of gradually-varied flow algorithms to simulate buried streams. Journal of Hydraulic Research40(6), 673-683.
Bazargan, J. & Bayat, H. (2002). Determination of the Nonlinear Equation Coefficients for Flow through Coarse Alluvium Foundations. Journal of Advanced Materials in Engineering (Esteghlal), 21(1), 101-113.‏ (In Persian)
Bazargan, J. & Bayat, H. (2002). A new method to supply water from the sea through rockfill intakes. 5th international conference on coasts, ports and marine structures (ICOPMAS), October 14-17, Ramsar, Iran, Book of Extended Abstracts. 276-279.
Bazargan, J. & Shoaei, S.M. (2006). Discussion, Application of gradually varied flow algorithms to simulate buried streams. IAHR J. of Hydraulic Research, 44(1), 138-141.
Bazargan, J. (2002). Investigation of rockfill water draw off design basics. PhD thesis. Amir Kabir industrial University, Civil engineering faculty, Tehran. Iran. (In Persian)
Bazargan, J., Zamani Sabzi, H. & Eskandari, H. (2011). Experimental investigation of rockfill size and shape effect on hydraulic parameters of fluid inside the rockfill dams. The 6th National congress of Civil Engineering, Semnan university, Semnan, Iran. (In Persian)
Burcharth, H.F. & Andersen, O.H. (1995). On the one-dimensional steady and unsteady porous flow equations, Coastal Engineering, 24(3), 233-257.
Chen, Z., Lyons, S.L. & Qin, G. (2001). Derivation of the Forchheimer law via homogenization. Transport in porous media, 44(2), 325-335.‏
Curtis R.P. & Lawson, J.D. (1967). Flow Over and Through Rockfill Banks. J. Hydra. Div., 93(5), 1-12.
George, G.H. & Hansen, D. (1992). Conversion between quadratic and power law for non-Darcy flow. J. Hydra. Engineering, 118(5), 792-797.
Hansen, D., Garga, V.K. & Townsend, D.R. (1995). Selection and application of a one-dimensional non-Darcy flow equation for two-dimensional flow through rockfill embankments. Canadian Geotechnical Journal32(2), 223-232.‏
Leps, T.M. (1973). Flow through rockfill-embankment dam engineering, Casagrande volume, Edited by Hirschfield, R.C. and Paulo's, S.J., John Wiley and Sons, New York, 87-107.
McWhorter, D.B. & Sunada, D.K. (1997). Groundwater Hydrology and hydraulics. Water Resources Publication, Fort Colins, Colorado, USA. 65-73.
Sedghi-Asl, M., Rahimi, H. & Salehi, R. (2014). Non-Darcy flow of water through a packed column test. Transport in Porous Media. 101, 215-227.
Sedghi-Asl, M. & Rahimi, H. (2011). Adoption of Manning's equation to 1D non-Darcy flow problems. Journal of Hydraulic Research. 49(6), 814-817.
Shokri, M. & Sabour, M.R. (2014). Experimental Study of Unsteady Turbulent Flow Coefficients through Granular Porous Media and Their Contribution to the Energy Losses. KSCE Journal of Civil Engineering, 18, 706-717.
Stephenson, D. (1969).  Rockfill in hydraulic engineering. Elsevier Scientific, Amsterdam, Netherlands.
Venkatarman, P. & Rao, P.R.M. (1998). Darcian, transitional and turbulent flow through porous media. J. Hydra. Eng., ASCE., 124(8), 840-846
Ward, J.C. (1964). Turbulent flow in porous media, J. Hydra. Div. ASCE, 90(5), 1-12, https://doi.org /10. 1061/JYCEAJ.0001096.

  • تاریخ دریافت 07 اردیبهشت 1402
  • تاریخ بازنگری 19 مرداد 1402
  • تاریخ پذیرش 25 مرداد 1402