بررسی عددی اثر بیم به عنوان زبری بر خصوصیات پرش هیدرولیکی نوع S در بازشدگی ناگهانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

چکیده

حوضچه آرامش یکی ازسازه های متداول استهلاک انرژی جنبشی جریان بوده و اغلب برای افزایش استهلاک انرژی در پرش هیدرولیکی از حوضچه های واگرای ناگهانی یا تدریجی در پایین‌دست سازه‌هایی چون سرریز‌ها، دریچه‌‌ها استفاده می‌شود. در این تحقیق پرش هیدرولیکی در کانال مستطیلی با واگرایی ناگهانی و به‌کارگیری سیستمِ بیم‌های متقاطع به‌عنوان زبری جهت پایداری پرش هیدرولیکی نامتقارن با استفاده از نرم‌افزار Flow3D به‌صورت سه‌بعدی شبیه‌سازی شد. مشخصات پرش هیدرولیکی با بکارگیری سه ترکیب‌بندی‌ مختلف از سیستم بیم-های متقاطع با متغیرهایی شامل فاصله سیستم بیم‌ها از مقطع واگرا، زاویه سیستم بیم‌ها با کف کانال، تعداد و ضخامت بیم‌ها در درصدهای مختلف عمق پایاب مرجع (hs و hs۹/۰ ، hs۸/۰، hs۷/۰) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بکارگیری سیستم بیم‌های متقاطع در همه عمق‌های پایاب باعث پایداری و حذف موج‌های نامتقارن و جریان برگشتی در پرش نامتقارن نوع S شده و طول پرش را به‌طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد. حداکثر کاهش طول پرش هیدرولیکی نامتقارن نوع S با بکارگیری سیستم شبیه‌سازی شده، برای ترکیب‌بندی ۳ و شرایط پایاب hs۹/۰ به میزان ۰۲/۷۸ درصد مشاهده شد. در بررسی تغییرات طول پرش و طول غلطاب همچنین برای ترکیب بندی بهینه برای عدد فرود ۵/۹ که با استفاده از سرعت سنج سه بعدیEMV برداشت گردید، استفاده از بیم های متقاطع در همه حالات عمق پایاب و ترکیب بندی ها باعث کاهش طول پرش می شود. روند تغییرات طول بی بعد حوضچه بعنوان شاخص کاهش طول و همچنین طول غلتاب از hs ۷/۰ به hs کاهشی بوده به گونه ای که بطور متوسط طول غلتاب بی بعد درشرایط پایاب hs ۷/۰ با مقدار ۶۵/۱۹ بیشترین و پایاب hs با مقدار ۶۳/۱۱ کمترین مقدار را دارد و نسبت به آزمایش مرجع (بدون استفاده از سازه های بیم های متقاطع بعنوان زبری) برای عدد فرود ۵/۹ به ترتیب ۷۷/۵۴ و ۲۳/۷۳ درصد کاهش را نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of beam effect as roughness on S-type hydraulic jump characteristics in sudden expansion

نویسندگان [English]

  • Javad Ahadiyan
  • Farshad Esmaeil Zadeh Feridani
  • Seyed Mohsen Sajjadi
Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran. Center of Excellence of the Network Improvement and Maintenance, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

In this study hydraulic jump (HJ) in a rectangular channel with a sudden divergence and the use of an intersecting beam system as roughness to stabilize the asymmetric hydraulic jump was simulated using Flow3D . The characteristics of the hydraulic jump were investigated using three different configurations of the intersecting beam system. The number and thickness of the beams at different percentages of the reference tailwater depth (hs) were examined . The results showed that use of the intersecting beam system leads to stability and elimination of asymmetric waves and return flow in the asymmetric S-type jump and significantly reduces the jump length. The maximum reduction in the length of the asymmetric S-type HJ was observed for configuration 3 and 0.9hs at 78.02%. To evaluate the optimal configuration for a Fr of 9.5, which was measured using a 3D EMV velocity meter, it was found that the use of intersecting beams in all cases of tailwater depth and configurations reduces the jump length. The trend of changes in the dimensionless length of the basin as an indicator of length reduction as well as the roller length from 0.7hs to hs was decreasing in such a way that on average, the dimensionless roller length in 0.7hs tailwater conditions with a value of 19.65 has the highest and hs of 11.63 has the lowest value and compared to the reference test value for a Fr of 9.5 showed a decrease of 54.77 and 73.23 percent, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cross beams
  • Energy loss
  • Expanding channels
  • Hydraulic jump
  • Stilling basin