بررسی آزمایشگاهی نوسانات فشار پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش با واگرایی ناگهانی و بستر زبر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه عمران، دانشکده عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس، چالوس، ایران

10.22034/jewe.2021.288085.1573

چکیده

حوضچه‌های آرامش با واگرایی ناگهانی از جمله سازه‌های مستهلک‌کننده انرژی ناشی از پرش هیدرولیکی هستند. اثر فشارهای نوسانی ناشی از تلاطم در پرش هیدرولیکی موجب آسیب قابل توجهی در حوضچه می‌شود و لازم است در طراحی سازه‌ها مورد توجه قرار گیرد. از طرفی وجود زبری در بستر باعث تغییر دادن رفتار خطوط جریان و تشکیل گردابه‌ها در طول پرش می‌شود. ازین‌رو مطالعه نوسانات فشار تحت شرایط مختلف آزمایشگاهی امری ضروری است. در پژوهش حاضر به بررسی اثر حضور زبری بر فشارهای هیدرودینامیکی در پرش هیدرولیکی نوع S در مقاطع واگرای ناگهانی پرداخته شد. برای این منظور آزمایش‌ها در یک کانال نسبتاً بزرگ به عرضm 8/0 و طولm 12 متر در حوضچه آرامش با نسبت‌های واگرایی 33/0، 5/0، 67/0و 1 در محدوده اعداد فرود بین 2 تا 5/9 انجام شد. همچنین المان‌های زبری با ارتفاعcm 3 و فواصل مشخص در بستر کانال و در پایین‌دست مقطع واگرایی جایگذاری شد. به‌منظور بررسی اثرات زبری در میزان فشارهای هیدرودینامیکی، آزمایش‌ها در دو مرحله مجزا شامل بستر حوضچه کاملاً صاف و بدون حضور زبری در مرحله اول (77 آزمایش) و با حضور زبری در کف حوضچه در مرحله دوم (81 آزمایش) صورت پذیرفت. نتایج نشان می‌دهد که وجود زبری در بستر باعث کاهش شدت نوسانات فشار در حوضچه آرامش می‌شود. همچنین در مقاطع واگرای ناگهانی به دلیل تشکیل گردابه‌های جانبی افت انرژی افزایش و شدت نوسانات فشار کاهش می‌یابد. نرخ کاهش ماکزیمم نوسانات فشار به‌ترتیب 27%، 46% و 58% برای نسبت واگرایی 67/0، 5/0 و 33/0 در بستر زبر تخمین زده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental determination of pressure fluctuations on stilling basin with sudden expanding and roughened bed

نویسندگان [English]

  • Kouros Nekoufar
  • Marzieh Naemhasani
  • Morteza Biglarian
  • Morteza Jamshidi
Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering, Islamic Azad University of Chalus, Chalus, Iran
چکیده [English]

Stilling basins with sudden expansions are one of the main energy dissipater structures. Pressure fluctuations in the hydraulic jump leads to severe damages in the stilling basins and it is necessary to be considered in design of structures . On the other hand, roughness cause changes in the behavior of stream line and vortices. Thus, study of pressure fluctuations under laboratory conditions is vital. Present research aimed to study influence of rough bed on pressure fluctuations of S-jump in abrupt expanding stilling basin. Experiments were conducted in a 0.8 m width and 12 m length flume. Channel expansions ratios were 0.33, 0.5, 0.67, and 1 and within the range of Froude number, 2 to 9.5. Also, roughness elements with 3 cm height and specific distance were located in downstream of abrupt expansion. In order to investigate the roughness effects on hydrodynamic pressures, experiments were carried out in two main steps, including smooth bed (77 experiments) and roughened bed (81 experiments). Results showed that roughness decreases intensity of pressure fluctuations in abrupt expansion stilling basin. Also, in sudden expanding sections, due to the formation of lateral vortices, the energy loss increases and the intensity of pressure fluctuations decreases. The reduction rate of maximum pressure fluctuation was 27%, 46%, and 58% for expansion ratio of 0.67, 0.5, and 0.33, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Channel with sudden expanding
  • Hydrodynamic Pressures
  • Roughness elements
  • S hydraulic jump
  • Stilling basin

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 19 تیر 1400
  • تاریخ دریافت: 06 خرداد 1400
  • تاریخ بازنگری: 16 تیر 1400
  • تاریخ پذیرش: 19 تیر 1400