وبلاگ

   می‌دهد که کاربرد حوضچه آرامش با شیب کف منفی و زبری سطح می‌تواند سهم بسزایی در کاهش هزینه‌های اجرایی در احداث حوضچه‌های آرامش همراه داشته باشد. در صورتیکه از روابط کلاسیک ممنتوم برای تخمین اثر زبری روی عمق ثانویه پرش و افت پرش استفاده شود، می توان تا دقت %95 به این روابط اعتماد نمود.

 

 

 

فهرست مطالب

 

 

عنوان                                                                                                     صفحه

 

فصل اول: مقدمه

1-1-کلیات………………………………………………………………………………………………………………………………… 2

1-2- جریان متغیر سریع………………………………………………………………………………………………………….. 3

1-3- پرش هیدرولیکی……………………………………………………………………………………………………………… 4

1-4- طول پرش هیدرولیکی…………………………………………………………………………………………………….. 4

1-5- ترسیم موقعیت پرش هیدرولیکی……………………………………………………………………………………. 5

1-6-کاربرد پرش هیدرولیکی …………………………………………………………………………………………………… 5

1-7- تقسیم‌بندی پرش هیدرولیکی ………………………………………………………………………………………… 6

1-7-1- تقسیم‌بندی پرش هیدرولیکی کلاسیک……………………………………………………………….. 6

1-7-2- تقسیم‌بندی پرشبر روی سطوح شیبدار………………………………………………………………… 8

1-8- حوضچه آرامش ………………………………………………………………………………………………………………. 9

1-9- اهداف تحقیق …………………………………………………………………………………………………………………. 9

 

فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………12

2-2- تاریخچه تحقیقات پرش هیدرولیکی روی سطوح کلاسیک…………………………………………..12

2-2-1- خصوصیات پرش هیدرولیکی کلاسیک………………………………………………………………..13

2-2-2- کانال های غیر مستطیلی …………………………………………………………………………………….16

2-3- جهش آبی در مجاری شیبدار ………………………………………………………………………………………..18

2-3-1- تاریخچه تحقیقات پرش هیدرولیکی روی سطوح شیبدار……………………………………18

2-4- تحقیقات انجام شده بر روی بستر‌های زبر……………………………………………………………………..22

2-5- تحقیقات انجام شده بر روی دیواره‌های همگرا……………………………………………………………….30

 

فصل سوم: مواد و روش‌ها

3-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………34

3-2- معرفی تجهیزات موجود در آزمایشگاه…………………………………………………………………………….34

3-3- طراحی دریچه و حوضچه آرامش با شیب کف منفی و زبری…………………………………………35

3-4- ساخت مدل……………………………………………………………………………………………………………………..37

3-4-1- تغییر شیب کف کانال در حوضچه آرامش……………………………………………………………37

3-4-2- تغییرات زبری در حوضچه آرامش………………………………………………………………………..37

3-5- روش   آزمایش…………………………………………………………………………………………………………………..37

3- 6- وسایل و روش اندازه‌گیری……………………………………………………………………………………………..38

3- 6-1- اندازه‌گیری دبی جریان………………………………………………………………………………………..38

3- 6-2-اندازه‌گیری عمق جریان………………………………………………………………………………………..38

3-6-3- اندازه‌گیری طول پرش هیدرولیکی……………………………………………………………………….39

3-6-4- پروفیل سطح آب…………………………………………………………………………………………………..39

3-6-5- اندازه‌گیری سرعت جریان……………………………………………………………………………………..40

3-6-6- تثبیت پرش……………………………………………………………………………………………………………40

3-7- روش تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………….40

 

فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………44

4-1-1- بررسی عمق مزدوج پرش هیدرولیکی………………………………………………………………….44

4-1-2- بررسی طول پرش هیدرولیکی………………………………………………………………………………56

4-1-3- بررسی طول غلتاب پرش هیدرولیکی………………………………………………………………….68

4-1-4- پروفیل‌های عمقی و قائم سرعت…………………………………………………………………………..79

4-1-5- پروفیل سطح آب………………………………………………………………………………………………..110

4-1-6- تغییرات افت نسبی انرژی پرش………………………………………………………………………….126

4-1-7- تنش برشی بستر…………………………………………………………………………………………………130

4-1-8- ضریب کاهش نسبت اعماق مزدوج…………………………………………………………………….134

4-1-9- ضریب تصحیح اندازه حرکتβو انرژی جنبشیα……………………………………………….134

4-1-10- تعیین ضریب دریچه………………………………………………………………………………………..137

4-1-11- تعیین سرعت اولیه جریان……………………………………………………………………………….138

4-1-12- مقایسه بین روابط آزمایشگاهی و تئوری ………………………………………………………..139

4-1-13- نمونه کاربردی برای کاهش طول پرش هیدرولیکی ………………………………………141

 

فصل پنجم: نتیجه‌گیری

5-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………144

5-2- نتیجه‌گیری……………………………………………………………………………………………………………………144

5-3- پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………….146

 

منابع

پیوست

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول‌ها

 

 

عنوان و شماره                                                                                         صفحه

جدول2-1- مقادیرμ برای شیب‌های مختلف در رابطه (2-23)………………………………………………21

جدول 4-1- مقادیر رینولدز بدست آمده در این پژوهش………………………………………………………..45

جدول 4-2- مقادیر طول نسبی پرش در بستر بدون زبری……………………………………………………..58

جدول 4-3- مقادیر طول نسبی پرش در بستر با زبری mm 1………………………………………………60

جدول 4-4- مقادیر طول نسبی پرش در بستر با زبری mm 4……………………………………………….62

جدول 4-5- مقادیر طول نسبی پرش در بستر با زبری mm 10…………………………………………….65

جدول4-6- درصد کاهش طول پرش و غلتاب برای انواع زبری و شیب منفی………………………..79

جدول4-7- مقادیر لازم برای محاسبهβوα…………………………………………………………………………….135

جدول4-8- مقادیر محاسبه شده βوα……………………………………………………………………………………135

جدول 4-9- مقادیر اندازه‌گیری شده برای محاسبه CV………………………………………………………..138

جدول 4-10- داده‌های اندازه‌گیری شده برای کالیبره کردن پیتوت……………………………………139

جدول 4-11- داده های بدست آمده برای محاسبه D2 براساس روابط تئوری …………………..141

جدول 4-12- مقاسیه داده های آزمایشگاهی و تئوری ……………………………………………………….141

جدول4-13- مقادیر طول پرش هیدرولیکی در معادله های مختلف …………………………………..142

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل‌ها

 

 

عنوان                                                                                                     صفحه

شکل1-1- شماتیک پرش هیدرولیکی در سطح بدون زبری در …………………..7

شکل2-1- شماتیک پرش هیدرولیکیدر سطح بدون زبری در …………………….7

شکل3-1-شماتیک پرش هیدرولیکی در سطح بدون زبری در ……………………..7

شکل4-1-شماتیک پرش هیدرولیکی در سطح بدون زبری در …………………………………8

شکل1-3- پلان و مقطع طولی فلوم آزمایشگاهی همراه با زبری و شیب منفی …………………….36

شکل2-3- پارامتر‌های اندازه‌گیری شده در طول آزمایش……………………………………………………….41

شکل3-3- نمایی از فلوم محل انجام آزمایشات……………………………………………………………………….41

شکل4-3- نمایی از دستگاه‌های الکترونیک اندازه‌گیری سرعت و عمق جریان………………………41

شکل5-3- نمایی از حوضچه آرامش با پروب‌های اندازه‌گیری سرعت و عمق جریان……………..42

شکل6-3- شماتیک از سطح با شیب منفی همراه با زبری بستر…………………………………………….42

شکل1-4- نسبتD2/D1در برابر برای سطح بدون زبری و شیب صفر…………………………..47

شکل2-4- نسبت D2/D1 در برابر برای سطح بدون زبری و شیب %6/0-…………………….47

شکل3-4- نسبت D2/D1 در برابر برای سطح بدون زبری و شیب %3/1-…………………….48

شکل4-4- نسبت D2/D1 در برابر برای سطح بدون زبری و شیب %2-………………………..48

شکل 5-4- نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 1 و شیب صفر………………………………49

شکل6-4- نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 1 و شیب% 6/0-……………………………49

شکل7-4- نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 1 و شیب% 3/1-……………………………50

شکل8-4- نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 1 و شیب% 2- ………………………………50

شکل 9-4- نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 4 و بدون شیب…………………………….51

شکل 10-4- نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 4 و شیب %6/0- ………………………51

شکل 11-4- نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 4 و شیب %3/1- ………………………52

شکل 12-4- نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 4 و شیب %2- ………………………….52

شکل 13-4- نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 10 و بدون شیب………………………..53

شکل 14-4- نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 10 و شیب %6/0- …………………….53

شکل 15-4- نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 10 و شیب %3/1- ……………………54

شکل 16-4- نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 10 و شیب %2- ………………………..54

شکل 17-4- مقایسه نسبت D2/D1 در برابر برای بستر صاف و انواع شیب منفی………..55

شکل 18-4- مقایسه نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 1 و انواع شیب منفی…….55

شکل 19-4- مقایسه نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 4 و انواع شیب منفی…….55

شکل 20-4- مقایسه نسبت D2/D1 در برابر برای زبری mm 10 و انواع شیب منفی….56

شکل 21-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای سطح بدون زبری و شیب صفر……………………..58

شکل 22-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای سطح بدون زبری و شیب %6/0- …………………59

شکل 23-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای سطح بدون زبری و شیب %3/1- ………………..59

شکل 24-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای سطح بدون زبری و شیب %2- …………………….59

شکل 25-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 1 و بدون شیب ………………………….61

شکل 26-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 1 و شیب %6/0- ………………………..61

شکل 27-4- نسبت Lj/D2در برابر برای زبری mm 1 و شیب %3/1- …………………………61

شکل 28-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 1 و شیب %2- ……………………………62

شکل 29-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 4 و بدون شیب……………………………63

شکل 30-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 4 و شیب %6/0- ………………………..63

شکل 31-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 4 و شیب %3/1- ………………………..64

شکل 32-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 4 و شیب %2- ……………………………64

شکل 33-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 10 و بدون شیب ………………………..65

شکل 34-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 10 و شیب %6/0-……………………….66

شکل 35-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 10 و شیب %3/1- ……………………..66

شکل 36-4- نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 10 و شیب %2- …………………………66

شکل 37-4- مقایسه نسبت Lj/D2 در برابر برای بدون زبری و انواع شیب منفی…………67

شکل 38-4- مقایسه نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 1 و انواع شیب منفی………67

شکل 39-4- مقایسه نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 4 و انواع شیب منفی …….68

شکل 40-4- مقایسه نسبت Lj/D2 در برابر برای زبری mm 10 و انواع شیب منفی ….68

شکل 41-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای بدون زبری و شیب صفر……………………………….69

شکل 42-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای سطح بدون زبری و شیب %6/0- ………………..69

شکل 43-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای سطح بدون زبری و شیب %3/1- ………………..70

شکل 44-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای سطح بدون زبری و شیب %2- ……………………70

شکل 45-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای زبری mm 1 و شیب صفر……………………………71

شکل 46-4- نسبت Lr/D1در برابر برای زبری mm 1 و شیب %6/0- …………………………71

شکل 47-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای زبری mm 1 و شیب %3/1- ……………………….71

شکل 48-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای زبری mm 1 و شیب %2-……………………………72

شکل 49-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای زبری mm 4 و شیب صفر……………………………72

شکل 50-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای زبری mm 4 و شیب %6/0- ……………………….73

شکل 51-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای زبری mm 4 و شیب %3/1- …………………….73

شکل 52-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای زبری mm 4 و شیب %2- …………………………..73

شکل 53-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای زبری mm 10 و شیب صفر………………………….74

شکل 54-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای زبری mm 10 و شیب %6/0- …………………….74

شکل 55-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای زبری mm 10 و شیب %3/1- …………………….75

شکل 56-4- نسبت Lr/D1 در برابر برای زبری mm 10 و شیب %2- ………………………..75

شکل 57-4- مقایسه نسبت Lr/D1در برابر برای بدون زبری و انواع شیب منفی…………76

شکل 58-4- مقایسه نسبت Lr/D1 در برابر زبری mm 1 و انواع شیب منفی ……………..76

شکل 59-4- مقایسه نسبت Lr/D1 در برابر زبری mm 4 و انواع شیب منفی ……………..76

شکل 60-4- مقایسه نسبت Lr/D1 در برابر برای زبری mm 10 و انواع شیب منفی ….77

شکل 61-4- نسبت Lr/D1 در برابر D2/D1 برای تمامی داده‌های آزمایش…………………………….77

شکل 62-4- نسبت Lr/D1 در برابر D2/D1-1 برای تمامی داده‌های آزمایش………………………..78

شکل63-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبیL/s40 ، بدون زبری و شیب %6/0- ……………..81

شکل 64-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s40 ، بدون زبری و شیب %3/1- …………..81

شکل65-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبیL/s40 ، بدون زبری و شیب %2- …………………81

شکل 66-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، بدون زبری و شیب %6/0- …………..82

شکل 67-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، بدون زبری و شیب %3/1- …………82

شکل 68-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، بدون زبری و شیب %2-………………82

شکل69-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s50 ، بدون زبری و شیب %6/0-……………..83

شکل70-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبیL/s50 ، بدون زبری و شیب %3/1-………………83

شکل71-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s50 ، بدون زبری و شیب %2-…………………83

شکل72-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبیL/s40 ، زبری mm 1 ، شیب صفر………………..84

شکل73-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبیL/s40 ، زبری mm 1 ، شیب %6/0-…………….84

شکل74-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبیL/s40 ، زبری mm 1 ، شیب %3/1-……………84

شکل75-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبیL/s40 ، زبری mm 1 ، شیب %2-………………..85

شکل 76-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبری mm 1 ، شیب %6/0-………….85

شکل 77-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبری mm 1 ، شیب %3/1-…………85

شکل 78-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm 1 ، شیب %2- ……………..86

شکل 79-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s50، زبریmm 1 ، شیب صفر………………..86

شکل 80-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبریmm 1 ، شیب %6/0-…………..86

شکل81-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبریmm 1 ، شیب %3/1-……………87

شکل82-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبریmm 1 ، شیب %2- ………………87

شکل83-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s40 ، زبری mm 4 ، شیب صفر ……………..87

شکل84-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s40 ، زبری mm 4 ، شیب %3/1-…………..88

شکل 85-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبری mm 4 ، شیب صفر……………..88

شکل 86-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبری mm 4 ، شیب %6/0- ………..88

شکل 87-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm 4 ، شیب %3/1- …………89

شکل 88-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبری mm 4 ، شیب %2- ……………89

شکل 89-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبریmm 4 ، شیب صفر………………89

شکل90-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبیL/s50 ، زبری mm 4 ، شیب %6/0-…………….90

شکل 91-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 4 ، شیب %3/1-……………90

شکل 92-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 4 ، شیب %2-………………..90

شکل 93-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s40 ، زبریmm 10 ، شیب صفر……………91

شکل94-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s40 ، زبریmm 10 ، شیب %6/0-………….91

شکل 95-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبیL/s 40، زبریmm 10 ، شیب %3/1-………….91

شکل 96-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm 10 ، شیب %2-……………..92

شکل 97-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm 10 ، شیب صفر …………..92

شکل98-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm 10 ، شیب%6/0-…………..92

شکل99-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm 10 ، شیب%3/1-…………..93

شکل100-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm 10 ، شیب%2-……………93

شکل101-4- پروفیل‌های عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبریmm 10 ، شیب صفر…………..93

شکل 102-4- پروفیل عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبریmm 10 و شیب %6/0-……………94

شکل103-4- پروفیل عمقی سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 10 و شیب %3/1-………………94

شکل 104-4- پروفیل عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبری mm 10 و شیب %2-………………94

شکل 105-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s 40 ، بدون زبری و شیب %6/0-……….95

شکل 106-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s40 ، بدون زبری و شیب %3/1-…………96

شکل 107-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s40 ، بدون زبری و شیب %2-…………….96

شکل 108-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s45 ، بدون زبری و شیب %6/0-…………96

شکل 109-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s45 ، بدون زبری و شیب %3/1-…………97

شکل110-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s45 ، بدون زبری و شیب %2-………………97

شکل111-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s50 ، بدون زبری و شیب %6/0-…………..97

شکل112-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s50 ، بدون زبری و شیب %3/1-………….98

شکل113-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s50 ، بدون زبری و شیب %2-………………98

شکل114-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s40 ، زبری mm 1 و شیب صفر…………….98

شکل115-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm 1 و شیب %6/0-………….99

شکل116-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s40 ، زبری mm 1 و شیب %3/1-…………99

شکل117-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm 1 و شیب %2-……………..99

شکل118-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 1 و شیب %6/0-……….100

شکل119-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 1 و شیب %3/1-……….100

شکل120-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 1 و شیب %2-………….100

شکل121-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 1 و شیب صفر…………..101

شکل122-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 1 و شیب %6/0-……….101

شکل123-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 1 و شیب %3/1-………101

شکل124-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 1 و شیب %2-…………..102

شکل125-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm 4 و شیب صفر…………..102

شکل126-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm 4 و شیب%3/1-…………102

شکل127-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm 4 و شیب%2-…………….103

شکل128-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 4 و شیب صفر…………..103

شکل129-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 4 و شیب %6/0………..103

شکل130-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 4 و شیب %3/1-………104

شکل131-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 4 و شیب %2-…………..104

شکل 132-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s50 ، زبری mm 4 و شیب صفر……….104

شکل133-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 4 و شیب %6/0-……….105

شکل134-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 4 و شیب %3/1-……….105

شکل135-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 4 و شیب %2-…………..105

شکل136-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s40 ، زبری mm10 و شیب صفر…………106

شکل137-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm10 و شیب %6/0-………106

شکل138-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm10 و شیب %3/1-………106

شکل139-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm10 و شیب %2-………….107

شکل 140-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s45 ، زبری mm10 و شیب صفر………107

شکل141-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm10 و شیب %6/0-……..107

شکل142-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm10 و شیب %3/1-…….108

شکل143-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s45 ، زبری mm10 و شیب %2-……….108

شکل144-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s50 ، زبری mm10 و شیب صفر……….108

شکل145-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm10 و شیب %6/0-………109

شکل 146-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s50 ، زبری mm10و شیب %3/1-……109

شکل 147-4- پروفیل‌های بی‌بعد سرعت در دبی L/s50، زبری mm10و شیب %2-…………109

شکل 148-4- پروفیل‌های بی‌بعد شده سرعت برای تمامی داده‌های آزمایش…………………….110

شکل 149-4- فراخوانی عکس در نرم افزار Grapher7 ………………………………………………………111

شکل 150-4- نمونه رقومی شده پرش در نرم افزار  Grapher7………………………………………..111

شکل 151-4- پروفیل سطح آب در سطح بدون زبری و شیب صفر…………………………………….112

شکل 152-4- پروفیل سطح آب در سطح بدون زبری و شیب %6/0-…………………………………112

شکل 153-4- پروفیل سطح آب در سطح بدون زبری و شیب %3/1-………………………………..113

شکل 154-4- پروفیل سطح آب در سطح بدون زبری و شیب %2-…………………………………….113

شکل 155-4- پروفیل سطح آب در زبری mm1 و شیب صفر…………………………………………….113

شکل 156-4- پروفیل سطح آب در زبری mm1 و شیب%6/0-…………………………………………..114

شکل 157-4- پروفیل سطح آب در زبری mm1 و شیب%3/1-………………………………………….114

شکل 158-4- پروفیل سطح آب در زبری mm1 و شیب%2-………………………………………………114

شکل 159-4- پروفیل سطح آب در زبری mm 4 و شیب صفر……………………………………………115

شکل 160-4- پروفیل سطح آب در زبری mm 4 و شیب %6/0-………………………………………..115

شکل 161-4- پروفیل سطح آب در زبری mm 4 و شیب %3/1-……………………………………….115

شکل 162-4- پروفیل سطح آب در زبری mm 4 و شیب %2-……………………………………………116

شکل 163-4- پروفیل سطح آب در زبری mm10 و شیب صفر………………………………………….116

شکل 164-4- پروفیل سطح آب در زبری mm10 و شیب %6/0-………………………………………116

شکل 165-4- پروفیل سطح آب در زبری mm10 و شیب %3/1-………………………………………117

شکل 166-4- پروفیل سطح آب در زبری mm10 و شیب %2-………………………………………….117

شکل 167-4- عکس پرش هیدرولیکی مربوط به بدون زبری و شیب صفر………………………..118

شکل 168-4- عکس پرش هیدرولیکی مربوط به زبری cm1 و شیب صفر…………………………118

شکل 169-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در سطح بدون زبری و شیب صفر………………………….119

شکل 170-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در سطح بدون زبری و شیب %6/0-……………………..119

شکل 171-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در سطح بدون زبری و شیب %3/1-……………………..119

شکل 172-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در سطح بدون زبری و شیب %2-…………………………120

شکل 173-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در زبری mm1 و شیب صفر………………………………….120

شکل 174-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در زبری mm1 و شیب %6/0-………………………………120

شکل 175-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در زبری mm1 و شیب %3/1-………………………………121

شکل 176-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در زبری mm1 و شیب %2-………………………………….121

شکل 177-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در زبری mm 4 و شیب صفر………………………………..121

شکل 178-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در زبری mm 4 و شیب %6/0-…………………………….122

شکل 179-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در زبری mm 4 و شیب %3/1-…………………………….122

شکل 180-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در زبری mm 4 و شیب %2-………………………………..122

شکل 181-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در زبری mm10 و شیب صفر……………………………….123

شکل 182-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در زبری mm10 و شیب %6/0-……………………………123

شکل 183-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در زبری mm10 و شیب %3/1-……………………………123

شکل 184-4- پروفیل بی‌بعد سطح آب در زبری mm10 و شیب %2- ……………………………..124

شکل 185-4- خط برازش داده شده برای پروفیل سطح آب در نرم افزارCurve Expert…..124

شکل186-4- ضرایب بدست آمده نرم افزار Curve Expertبرای ترسیم پروفیل سطح آب..125

شکل187-4- نمونه برای مقایسه پروفیل سطح آب و معادله بدست آمده ………………………….126

شکل 188-4- تغییرات افت نسبی پرش در بستر صاف و انواع شیب منفی……………………….127

شکل 189-4- تغییرات افت نسبی پرش در زبری mm1 و انواع شیب منفی………………………127

شکل 190-4- تغییرات افت نسبی پرش در زبری mm 4 و انواع شیب منفی…………………….128

شکل 191-4- تغییرات افت نسبی پرش در زبری mm10 و انواع شیب منفی……………………128

شکل 192-4- مقادیر E2/E1 نسبت به برای بستر صاف با انواع شیب منفی……………..128

شکل 193-4- مقادیر E2/E1 نسبت به برای زبری mm1 با انواع شیب منفی……………129

شکل 194-4- مقادیر E2/E1 نسبت به برای زبریmm4 با انواع شیب منفی…………….129

شکل 195-4- مقادیر E2/E1 نسبت به برای زبری mm10 با انواع شیب منفی…………129

شکل 196-4- مقایسه تغییرات εبرای انواع شیب و زبری …………………………………………………..130

شکل197-4- تغییرات مقیاس طولی b/D1 به ازای x/D1برای انواع شیب و زبری………………131

شکل 198-4- تغییرات Um/U1به ازای x/Ljبرایانواع شیب و زبری……………………………………..132

شکل 199-4- تغییرات Um/U1به ازای x/D1 برای انواع شیب و زبری…………………………………132

شکل 200-4- تغییرات ضخامت لایه مرزی بی‌بعد به ازای b/D1برای انواع شیب و زبری….133

شکل 201-4- تغییرات ضخامت لایه مرزی بی‌بعد به ازای x/D1 برای انواع شیب و زبری….133

شکل 202-4- مقادیرβ وα در برابر فاصله از پنجه پرش برای بدون زبری و انواع شیب………134

شکل 203-4- مقادیرβ وα در برابر فاصله از پنجه پرش برای زبری mm1 و انواع شیب…….134

شکل 204-4- مقادیرβ وα در برابر فاصله از پنجه پرش برای زبری mm4 و انواع شیب…….134

شکل 205-4- مقادیر βوα در برابر فاصله از پنجه پرش برای زبری mm10و انواع شیب……135

شکل 206-4- شماتیکی از سرریز و حوضچه آرامش …………………………………………………………..142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست نشانه های اختصاری

 

 

: جرم مخصوص آب

g : شتاب ثقل

b: عرض کانال

Q: دبی جریان

V1: سرعت متوسط جریان در مقطع اولیه

V2: سرعت متوسط جریان در مقطع ثانویه

E1: انرژی مخصوص در مقطع اولیه پرش

E2: انرژی مخصوص در مقطع ثانویه پرش

E∆: افت انرژی در طول پرش

: عدد فرود اولیه

:عمق اولیه پرش

:عمق ثانویه پرش

: لزجت دینامیکی آب

: قطر زبری

ν : لزجت سینماتیکی

: شیب زاویه

: طول پرش هیدرولیکی

: طول غلتاب پرش هیدرولیکی

ε : تنش برشی بستر

: ضخامت لایه مرزی

: ضریب کاهش اعماق مزدوج

: ضریب تصحیح اندازه حرکت

: ضریب تصحیح انرژی جنبشی

: ضریب دریچه

R1: شعاع هیدرولیکی در مقطع اولیه

Sf: شیب خط انرژی

M1: نیروی ممنتوم در مقطع اولیه

M2: نیروی ممنتوم در مقطع ثانویه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

 

 

1-1-کلیات

 

آب به عنوان یکی از با ارزش‌ترین مواد حیات همواره ذهن بشر را مشغول و معطوف خود داشته است. با توسعه تمدن‌ها و تکنولوژی، بشر مبادرت به ساخت انواع سدها نمود تا بتواند آب را برای مواقع ضروری ذخیره نماید. انرژی پتانسیل ذخیره شده بالادست سدها در هنگام عبورآب از روی سرریز سدها به انرژی جنبشی تبدیل می‌گردد و نیروی هیدرودینامیکی زیادی را ایجاد می‌نماید. چنانچه این جریان با همان شدت وارد رودخانه یا کانال شود موجب فرسایش پایین دست در تاسیسات مربوطه می‌گردد و نهایتا” انهدام و خرابی سازه پایین دست را ایجاد خواهد نمود. لذا می‌بایست انرژی اضافی آب قبل از ورود به رودخانه مستهلک گردد. راه‌های متعددی از جمله ایجاد پرش هیدرولیکی برای مقابله با این انرژی وجود دارد. در واقع پرش هیدرولیکی از پدیده‌های مورد توجه در حیطه مهندسی هیدرولیک است که بصورت یک جریان متغیر سریع ایجاد می‌گردد که از تبدیل جریان فوق بحرانی به زیر بحرانی پدید می‌آید که بعنوان یک پدیده اتلاف کننده انرژی نیز کاربرد دارد. تاکنون انواع حوضچه‌های آرامش توسط اداره عمران اراضی آمریکا طراحی و آزمایش شده که عبارتند از حوضچه های تیپ I تا تیپ IV، لازم به ذکر است که حوضچه‌های تیپ ارائه شده دارای کف افقی و یا شیب خیلی کم می‌باشند. از آنجایی‌که موضوع پرش در مسیر کانالها و یا حوضچه‌های با شیب منفی هنوز در سطح وسیع مورد مطالعه و بررسی قرار نگرفته است. این موضوع می‌تواند در کاهش هزینه‌های اجرایی موثر باشد. از جمله محققینی که روی اینگونه شیب‌ها آزمایش‌هایی انجام دادند رویز(1938)[1] و استیونز(1944)[2] بودند که رویز معتقد بود فقط بر روی شیب‌های معکوس نزدیک به صفر تنها امکان تشکیل پرش پایدار وجود دارد در حالی که استیونز با روابط و تحلیل تئوری نشان داد که این امکان روی تمامی شیب‌ها وجود دارد(ابریشمی و حسینی، 1385).بدلیل اینکه شیب منفی خود در مسیر به عنوان یک مانع عمل کرده و کاهش نسبت اعماق مزدوج و کاهش طول پرش و نیز افزایش راندمان اتلاف انرژی نسبت به حالت افقی گشته و نهایتا با توجه به نتایج حاصل امکان ساخت حوضچه‌ای کوتاه‌تر و با ارتفاع دیواره‌های کمتر را ممکن می‌سازد. مهم‌ترین مسئله این است که مولفه نیروی وزن همواره در خلاف جهت جریان بوده و موجب ناپایداری پرش روی شیب می‌شود. تثبیت پرش روی شیب‌های منفی کارایی اینگونه کانال‌ها یا حوضچه‌ها را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. لذا روش‌های متعددی برای این منظور به نظر می‌رسد یک روش مناسب ایجاد زبری در مسیر جریان می‌باشد. این گونه زبری علاوه بر اینکه پرش را در موقعیت مورد نظر تثبیت می‌نماید باعث کاهش طول پرش نیز می‌گردد. در واقع کاهش طول پرش موجب افت انرژی در طول کوتاه‌تری شده، لذا راندمان افت انرژی را تا حد قابل محسوسی افزایش می‌دهد.

 

 

1-2- جریان متغیر سریع[3]

 

اگر انحنا خطوط جریان در یک جریان متغیر زیاد و تغییرات عمق جریان در فواصل کم قابل ملاحظه باشد چنین جریانی را جریان متغیر سریع می‌نامند. در چنین جریانی مقاومت اصطکاکی نسبتاً ناچیز و تغییرات معمولاً موضعی خواهد بود، همچنین در این حالت مولفه شتاب در جهت عمود بر عمود بر خطوط جریان قابل صرف نظر کردن نمی‌باشد(فرهودی،1372).

 

1-3- پرش هیدرولیکی[4]