تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

چکیده

پرش هیدرولیکی مانند پدیده های هیدرولیکی شگفت آوری می باشد که موجب استهلاک انرژی جنبشی آب می گردد سازه های هیدرولیکی نظیر حوضچه های آرامش اکثراً به مقصود استهلاک انرژی در پائین دست سرریزها، تندآب­ها و دریچه­ها از این خاصیت مهم پرش هیدرولیکی بهره گیری می‌نمایند. ابعاد این سازه­ها بستگی مستقیم به مشخصات پرش هیدرولیکی دارد از این رو برای اقتصادی کردن این سازه­ها، از دیرباز مطالعات گسترده ای به مقصود مطالعه مشخصات پرش هیدرولیکی و چگونگی کنترل آن و یا به حداقل رساندن ابعاد آن صورت گرفته می باشد. مانند در سال‌های اخیر مشخص گردیده می باشد که زبری ممتد حوضچه­های آرامش می تواند در کاهش ابعاد پرش مؤثر باشد با چنین فرضیه­ای پژوهش حاضر انجام گرفته می باشد تا با انجام آزمایش­های آزمایشگاهی بتوان اندازه و چگونگی تأثیر آن را مشخص نمود. با این هدف از آزمایش­های متعددی     (90 آزمایش) برای اعداد فرود ورودی در محدوده 19/5 تا 5/12 در فلوم به عرض 35 سانتی­متر انجام گرفت. در این آزمایش­ها زبری­های مثلثی شکل با سه ارتفاع (2، 4و 6) و سه عرض متفاوت            (4 ،8، 12) سانتیمتر و ترکیب آن­ها در کف فلوم به طوریکه سطح بالایی زبری­ها با سطح پنجه سرریز  در یک تراز واقع شوند نصب و مورد آزمایش قرار گرفت و پارامترهایی زیرا، دبی جریان، عمق اولیه، عمق ثانویه، طول غلتاب، طول پرش ،پروفیل سطح آب با دقت اندازه گیری  گردید تجزیه و  تحلیل داده ها نشان دادند که زبری ها باعث کاهش طول پرش به اندازه متوسط 50 درصد و کاهش عمق ثانویه پرش به اندازه حدود 20 درصد نسبت به حالت کلاسیک می شوند. علت این کاهش را می توان افزایش  اندازه آشفتگی جریان در بین زبری­ها دانست که باعث افزایش تنش برشی به اندازه حدود 13 برابرمی گردد.

 

1-1- کلیات

در طراحی سیستم‌های هیدرولیک سرعت جریان نباید بیش از حد قابل قبولی باشد. زیاد بودن سرعت آب در یک کانال خاکی و یا در رودخانه طبیعی فر سایش بستر و جداره‌ی کانال را به همراه داشته که ممکن می باشد باعث خسارات جبران ناپذیری به تأسیسات مجاور رودخانه گردد معذلک در بسیاری مواقع به علت های مختلفی از قبیل شیب زیادکف کانال خاکی و یا اختلاف زیاد انرژی بین دو مقطع و یا سقوط آزاد آب، با انرژی جنبشی بیش از حد آب مواجه می‌شویم که ناچاراً می‌بایستی سازه‌هایی را طراحی کنیم تا انرژی جنبشی اضافی مستهلک و سرعت جریان را به حداقل قابل قبولی کاهش دهد.

در پایین دست سر ریز سدهای به دلیل اختلاف ارتفاع زیاد، سرعت جریان و نهایتاٌ انرژی جنبشی، بشدت افزایش می‌یابد که عدم کاهش این انرژی باعث فرسایش کف و ایجاد گودال در پایین دست سد خواهد گردید که در دراز مدت باعث واژگونی سد می گردد  پس بایستی به نوعی این سرعت زیاد (انرژی جنبشی زیاد ) را در سیستم‌های هیدرولیکی از بین ببریم.

سازه‌هایی که باعث کاهش انرژی جریان و پائین آوردن سرعت به حداقل قبولی می شوند، سازه‌های مستهلک کننده انرژی(Energy Dissipatorstrueture) می‌گویند.     

بطورخلاصه این سازه‌ها به قرار زیر می‌باشند

الف- سازه‌های مستهلک کننده انرژی در جهت افقی در این سازه‌ها که اکثراٌدر پایین دست سر ریز سدها (سر ریز اوجی ) و در کانالها و در انتهای شیب شکن‌ها دیده می شوند انرژی آب به صورت جهش هیدرولیکی تلف می گردد که انواع حوضچه‌های آرامش از این نوع می‌باشند.

ب- سازه‌های مستهلک کننده انرژی در جهت عمودی: این سازه‌ها اکثراٌ در کانالهای آبیاری مورد بهره گیری قرار می‌گیرند که از آن جمله می‌توان به حوضچه ای منی فولد (mani fold)، چاه آرامش و انواع فلیپ باکت‌ها تصریح نمود.

ج- سازهای مستهلک کننده انرژی در دو جهت عمودی و افقی: این سازه‌ها شامل انواع شیب شکنهای قائم و مایل می‌باشد که اکثراٌ در کانال‌های آبیاری بهره گیری می گردد.

باتوجه به مطالب بالا یکی از معمول ترین روش‌های استهلاک انرژی در جهت افقی ایجاد پرش هیدرولیکی می باشد پرش هیدرولیکی یا جهش آبی پدیده می باشد جالب که بدلیل کاربرد بسیار آن در علم  هیدرولیک مطالعات بسیاری  

بر روی آن صورت گرفته می باشد پرش هیدرولیکی پدیده­ای می باشد که در اثر تغییر جریان از حالت فوق بحرانی به زیر بحرانی رخ می دهد. همزمان ‌با این کار آشفتگی­های زیادی بصورت گرداب­های شدید و جریان غلتابی معکوس ایجاد می‌شو دکه این غلتاب‌ها باعث ورود مقدار قابل ملاحضه ای هواشده و سطح آب دارای ظاهری سفید، کف آلود و آشفته می گردد.

این آشفتگی­ها، غلتاب­ها و ورود هوا به داخل آب باعث می‌شوندکه از انرژی آب درحد بالائی کاسته گردد.

در یک پدیده جهش آبی می‌بایست عمقهای  y1 و y2 (عمق‌های متناظر) طول پرشLj، اندازه افت انرژی، توزیع فشار، پروفیل سرعت اندازه گیری گردد. یکی ازخصوصیات مهم جهش آبی طول جهش می‌باشدکه بدست آوردن آن بسیارمهم بوده زیرابرطول حوضچه آرامش تأثیرمستقیم دارد. مواردکاربرد پرش هیدرولیکی به تبیین ذیل می باشد.

  • کاهش انرژی آب درجریان ازروی سدها، سرریزها، و دیگر سازه‌های هیدرولیکی و نهایتاٌ محافظت ازقسمت‌های پائین دست.

2- افزایش سطح آب در کانال‌ها به مقصود پخش آب.

3- افزایش دبی خروجی از زیر دریچه‌ها با دور نگه داشتن سطح یا یاب.
جستجو در سایت :   


4- کاهش فشار بالابرنده در زیر سازه‌ها با افزایش عمق آب در دامنه سازه.

5- مخلوط کردن مواد شیمیائی جهت تصفیه آب یا فاضلاب و نیز جهت مصارف کشاورزی

6- جدا کردن هوای محبوس ازجریان­های موجود درکانال‌های باز دایروی.

پس برای اینکه پرش درست در پائین دست سازه ایجاد گردد و از منتقل شدن آن به پائین دست جلوگیری گردد می‌بایست از حوضچه‌های آرامش بهره گیری نمود. این حوضچه‌ها مقاطع مستطیلی بوده و دیواره‌های آن ازبتن می‌باشد.

پس می‌بایست در پائین دست سازه یک کف افقی بتنی درست نمود و عمق پایاب لازم (عمق در پائین دست جهش در کانال ونه عمق ثانویه ) جهش را در آن ایجاد نمود تاعمق ثانویه جهش برابر آن عمق گردید در آن صورت پرش هیدرولیکی اتفاق خواهد افتاد چنانچه عمق پایاب موجود کم باشد در آن صورت برای اینکه جهش قطعاٌ ایجادشود می‌بایست کمی‌ کف حوضچه را پائین­تر آورد یا در انتهای کف افقی یک دیواره کوتاه قائم (پله) ایجاد نمود و سپس بوسیله این اقدام اطمینان می‌یابیم که پرش قطعاٌ تشکیل می گردد اما این نکته مهم می باشد که طول پرش بعضاٌ 1/6 برابر عمق ثانویه می باشد و این طول زیادی را در بر می‌گیرد که زیرا سازه‌ها بتنی می باشد باعث بالا رفتن هزینه می گردد. پس در طرح حوضچه‌های آرامش از بلوکهای ابتدائی، انتهائی و یا میانی نیز بهره گیری می‌کنند که به کوچکتر شدن طول حوضچه کمک می کند. پس اهداف اصلی ساخت حوضچه‌های آرامش یکی تثبیت پرش هیدرولیکی می باشد و دیگری کمک به ایجاد پرش هیدرولیکی می باشد. کوتاه­تر شدن طول پرش فقط به کم شدن هزینه‌ها کمک خواهد نمود. بدین جهت حوضچه‌های آرامش مختلفی مورد آزمایش قرار گرقتند که هر کدام برای یک نوع پرش تبیین داده شده مفید می‌باشد این حوضچه‌ها پس از آزمایش بسیار و قطعی شدن آنها بصورت تیپ در آمده اند و در حال حاضر برای طراحی هر کدام از آنها می‌توان به تیپ اصلی آنها مراجعه نمود. بطور کلی دو نوع کلی حوضچه‌های آرامش هست یکی حوضچه‌های آرامش استاندارد USBR که خود به چندین نوع تقسیم می گردد و یکی حوضچه آرامش استاندارد SAF که تبیین آنها ذیلاٌ آورده می گردد

در هفتاد سال گذشته، به دلیل اهمیت و کاربرد بسیار زیاد پرش هیدرولیکی مطالعات گسترده ای در این مورد انجام گردیده می باشد.

پرش هیدرولیکی که در بستر‌های صاف، افقی و با شکل حوضچه منشوری اتفاق می‌افتد بنام پرش هیدرولیکی کلاسیک نام­گذاری شده می باشد که دارای الگوی جریان دو بعدی می‌باشد این نوع پرش، پیش از این توسط محققین  بزرگ، مورد مطالعه قرار گرفته می باشد. اهداف اصلی مطالعات ایشان، ایجاد روابط برای پیش بینی خصوصیات پرش نظیر طول پرش، عمق پایاب مورد نیاز. اندازه استهلاک انرژی، توزیع سرعت جریان، نوسانات فشار، پروفیل سطح آب در طول پرش بوده می باشد نتایج تحقیقات نشانگر آن می باشد که زبری بستر در جهت کاهش طول پرش هیدرولیکی و عمق پایاب مؤثر می باشد با در نظر داشتن اهمیت دو پارامتر طول پرش هیدرولیکی  و عمق پایاب در کم کردن هزینه‌های طراحی وساخت مستهلک کننده انرژی، همچنان نیاز به مطالعات در این مورد احساس می گردد. طی آخرین مطالعات انجام گرفته توسط ایدو راجاراتنام (2002) که از بستر مواج بهره گیری شده می باشد نتایج آزمایشگاهی نشان داد که در صورت مواج بودن بستر، مقدار طول پرش و عمق پایاب بطور چشمگیری کاهش خواهد بافت همچنین به تحقیقات شفاعی و ایزدجو (2003) می‌توان تصریح نمود. آنها در تحقیقات خود با قرار دادن زبری‌های موجی شکل دربستر حوضچه آرامش نشان دادند که طول پرش هیدرولیکی تا 50% نسبت اعماق مزدوج نیز تا 30% کاهش یافته می باشد مطالعات کارولو و همکاران (2007) نیز که روی بستر زبر شده توسط مصالح رودخانه‌ای نشان داد که طول پرش هیدرولیکی و عمق ثانویه کاهش چشمگیری داشته می باشد.

1-2- ضرورت پژوهش

پرش هیدرولیکی متداول­ترین روش جهت استهلاک انرژی در پایین دست سازه‌هایی هیدرولیکی می‌باشد در مستهلک کننده‌هایی انرژی از نوع پرش معمولا ٌبا کمک بافل و در داخل حوضچه آرامش ایجاد می گردد تاکنون مطالعات گسترده ای در زمینه انواع حوضچه‌های آرامش صورت گرفته می باشد

هدف همه این  مطالعات  به وجودآوردن حوضچه‌های اقتصادی بوده می باشد.

پارامترهایی زیرا طول حوضچه، ضخامت دال کف، عمق پایاب مورد نیاز مانند پارامترهای مهمی‌هستند که بر اقتصاد کردن سازه حوضچه آرامش تأثیر فراوانی دارند اخیراٌمطالعه مقدماتی نشان داده که زبر بودن کف حوضچه‌های آرامش باعث کاهش طول حوضچه و کاهش عمق پایاب مورد نیاز می گردد.{اید وراجااتنام 2002}. این مطالعه امید زیادی برای ایجاد حوضچه‌های اقتصادی تررا فراهم کرده می باشد.

1-3- فرضیه پژوهش

این پژوهش بر این فرضیه استوار می باشد که ارتفاع و عرض‌هایی مختلف زبری در کف بستر از طریق افزایش تنش برشی و در نتیجه تلاطم بیشتر جریان می‌تواند باعث تغییراتی در خصوصیات پرش هیدرولیکی و کاهش طول پرش و عمق پایاب گردد که نهایتاٌ می‌توان سازه‌های مستهلک کننده انرژی اقتصادی تری طراحی نمود.

1-4- اهداف مطالعه حاضر

بطور کلی با در نظر داشتن مطالعات ارائه شده  اهداف این مطالعات را می‌توان به تبیین ذیل بیان نمود :

  • مطالعه و ضعیت هیدرولیکی پرش در بستر زبر و اندازه­گیری مشخصات پرش نظیر طول پرش و عمق پایاب در پرش هیدرولیکی با ابعاد‌های متفاوت زبری بستر برای اعداد فرود متفاوت
  • برآورد اندازه تأثیر ابعاد متفاوت زبری بستر بر مشخصات پرش هیدرولیکی و مقایسه آن با پرش کلاسیک
  • افت انرژی پرش در بستر و مقایسه آن با پرش کلاسیک
  • برآورد تنش برش کف در پرش هیدرولیکی با ابعاد‌های مختلف زبری بستر و مقایسه آن با حالت کلاسیک
  • ارتباطات ایجاد شده بین عوامل هیدرولیکی پرش در بستر زبر به صورت بدون بعد.

1-5- روش پژوهش

برای رسیدن به اهداف این پژوهش نیاز به انجام آزمایش‌های مختلف می‌باشد. آغاز منابع مهم در زمینه پرش هیدرولیکی کلاسیک و پرش بر روی بستر‌های زبر جمع آوری و مورد مطالعه قرار گرفته می باشد سپس اقدام به ساخت یک دستگاه فلوم آزمایشگاهی گردید . فلوم آزمایشگاهی به طول 8 متر عرض 35/0 متر و ارتفاع 4/0 متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی عمران دانشگاه آزاد واحد یاسوج مورد بهره گیری قرار گرفت.

1-6-  مطالب این پایان نامه دانلود متن کامل در سایت sabzfile.com

به مقصود ارائه بهتر کارهای‌ انجام شده در این مطالعه کوشش گردیده می باشد، که موضوعات مورد و مطالعه در فصول جداگانه ارائه گردد و در فصل آغاز، مروری بر منابع و تحقیقات انجام شده قبلی، انجام گردد و سپس روش انجام آزمایشات و نتایج ارائه گردد.

 

2-1- مقدمه    

با در نظر داشتن اینکه مطالعه خصوصیات مربوط به پرش هیدرولیکی مستلزم آشنایی با مفاهیم هیدرولیکی بسیاری می­باشد که با دانستن آنها شناخت این پدیده عمیق­تر صورت خواهد گرفت، از این رو در بخش­های مختلف این فصل بعضی از مفاهیم کلی مربوط به هیدرولیک مجاری باز اظهار شده و در ادامه مبانی مربوط به جهش­های هیدرولیکی کلاسیک تشریح می­گردد. همچنین در انتها به روش های موجود برای کنترل پرش هیدرولیکی تصریح خواهد گردید.

پرش هیدرولیکی می­تواند روی کف­های نسبتاً افقی و یا کف­های شیب­دار با مانع و یا بدون مانع به وجود آید و بدیهی می باشد بسته به این که در کدامیک از موقعیت­های مذکور پرش حاصل گردد دارای خصوصیات کاملاً متفاوتی خواهد بود.

با در نظر داشتن سادگی هندسه آبراهه پرش های کلاسیک و اهمیتی که این سادگی در طراحی حوضچه­های آرامش دارد، پرش هیدرولیکی کلاسیک طی هفتاد سال اخیر دارای اهمیت ویژه­ای بوده می باشد. این پدیده در قرن 16 توسط لئوناردو داوینچی توصیف گردیده می باشد اما از سال 1820 که بیدونه ایتالیایی نتایج اولین آزمایش را چاپ نمود، مورد توجه خاص قرار گرفت. (ماکاگنو 1967 بخش­های مهم آزمایشات بیدونه را ارائه داده می باشد). بخش­های مهم و جالب آن شامل موردها (به نقل از هاگر 1992).

– نسبت عمق­های متناظر بالادست و پائین دست پرش.

– طول پرش که از پنجه پرش تا ناحیه عمق پایان اندازه­گیری گردیده بود.

نسبت عمق­های متناظر با بهره گیری از معادله مومنتم به خوبی توسط بلانگر (1838) پیش بینی گردید. مطالعات تئوری و آزمایشات بیشتری توسط برسی فرانسوی (1860) انجام گردید. بزین و دارسی (1865) و بوزینسک (1877). فورشهایمر (1914 و 1925) به خوبی اختصار ای از مطالعات پرش هیدرولیکی را ارائه نمودند. اطلاعات آزمایشگاهی زیادی توسط گیبسون (1914) برای اعداد فرود تا 6/8 ارائه گردید. مطالعات مولر (1894) را می توان به عنوان یک نمونه از یک روش متفاوت در قیاس با مطالعات فرانسوی­ها در زمینه هیدرولیک در نظر گرفت. مطابق مطالعه بعمل آمده توسط هاگر، اطلاعات سایر کشورها در این خصوص بدست نیامده می باشد.

اولین مطالعه آزمایشگاهی سیستماتیک بر روی پرش هیدرولیکی کلاسیک توسط سفرانز (1927و 1929) انجام شده اگرچه هینز (1920)، استیونس (1925)، لوی و المز (1927) و منتقدین آنها در مورد اینکه پرش به چه چیزی اتلاق می گردد بحث­هایی داشته اند اما مقاله سفرانز (1927) اختصار ای از مطالعات پیشین مانند اطلاعات بیدونه، دارسی بزن، فریدی مریمان (1895) را دارا می باشد. همچنین اطلاعات سازمان محیط زیست میامی (ریگل و بیبه 1917)، هورتون (1916) و کنیسون (1916) در آن گنجانده شده می باشد. براساس مطالعات انجام شده توسط کنسیون و سفرانز و فلش بارت (1929) محاسبه عمق­های متناظر با بهره گیری از معادله مومنتم در سطح عمومی پذیرفته گردید.

سفرانز (1929) پروفیل پرش­ها را در محدوده جریان غلطابی مشخص نمود و طی آن معادله­ای را برای محاسبه طول جریان غلطابی[1] ارائه داد. ضمناً استهلاک انرژی را به حرکت غلطابی جریان در ناحیه غلطابی نسبت داد و در انتها اولین دوره تحقیقاتی پرش­های هیدرولیکی، مبانی محدوده طولی و ارتفاعی پرش را تعیین نمود. در دهه سی میلادی مهندسین هیدرولیک آلمانی مطالعات مربوط به پرش هیدرولیکی را تحت تأثیر قرار دادند. سفرانز (1930) استهلاک انرژی جریان غلطابی را مورد مطالعه قرار داد و همچنین طول جریان غلطابی را براساس مطالعات این واچرز (1930)، پیتر کوسکی (1932) و مطالعات قبلی خودش دوباره تحلیل نمود.

در طول دوره دوم مطالعه مربوط به پرش­ها، عمده مطالعات و نتایج توسط ایالات متحده آمریکا بدست آمد که طی آن بخماتف (1932) در مورد جریان آبراهه­های باز بحث نمود و راس (1934) فرضیه اعداد بدون بعد که عدد فرود از شاخص های مهم پرش­های هیدرولیکی می باشد را ارائه نمود.

هوک (1934) پرش­های بزرگ و همچنین عکس­برداری از آن­ها را گزارش نمود و دراموند (1935) یک رویه ساده طراحی را ارائه نمود. بخماتف و ماتزکه (1936) پروفیل­های بدون بعد سطح آزاد آب و همچنین داده­های آزمایشی عمق­های متناظر و طول پرش را ارائه نمودند. سومین مطالعه انجام شده در خصوص طراحی توسط اسکوبی (1939) ارائه گردید. مور (1943) وضعیت ایجاد پرش در انتهای شیب شکن­ها و همچنین انواع فرم­های پرش و پروفیل­های سطحی را مورد مطالعه قرار داد و بخماتف و ماتزکه به هنگام مطالعه این مقاله ایده توزیع سرعت را ارائه دادند.

سایر مطالعاتی که در این بین مهم هستند توسط اسمتانا (1933 و 1935) در چکسلواکی، ویسیکی (1931) در سوئیس، جونز (1928) و انگل (1933) در انگلیس، لیندکویست (1927 و 1933) در سوئد، اسکاند (1938 و 1946) در فرانسه، فرگلیو (1939) در ایتالیا و توسط محققین روس مانند آروین (1935) و سوتوسو (1935) ارائه گردیده می باشد. نقد و مطالعه­های مهمی نیز توسط شوکلیچ (1935)، سیترینی (1939) و بعد از آن توسط جیگر (1949) انجام گردید. دوره دوم مطالعات پرش های هیدرولیکی با آغاز جنگ جهانی دوم به اتمام رسید.

در اواخر دوره 50 و اوائل دوره 60 سه کار عمده در زمینه پرش­های هیدرولیکی مانند مطالعات راس و همکاران (1959) و اشکرودر (1963) و راجاراتنام (1965) انجام گرفت. تمام این مطالعات با میدان سرعت داخلی و ویژگی­های توربولانت در پرش هیدرولیکی درارتباط بودند. بطور همزمان برادلی و پترکا (1957) اطلاعات بیشتری را در هنگام مطالعه جریان دریچه­ها توسط فرانکو(1955 و 1961) جمع آوری کردند.

راجاراتنام (1962و1968) پروفیل سطح آزاد را تعریف نمود، پاتاب هیرامایا (1964) اثرات ویسکوزیته را مورد مطالعه قرار داد و هانکو (1965) اندازه افت انرژی در پرش را مطالعه نمود. مطالعات تئوری مربوط به عمق­های متناظر و طول پرش توسط فلورز(1954)،اشکرودر (1954 و 1962)، هورسکی آمداستراوس (1960 و 1961) و بور (1960)، راو و راماپ راساد (1966) و گوپتا (1967) انجام شده می باشد. آنی (1961) و اشکرودر (1964) معادلات اساسی جریان توربولانت را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. آلن و حمید (1968) موقعیت ایجاد پرش، بریتنودر و دورر (1967) توزیع توربولانت در پرش و رضوان (1967) مشخصات توربولانت در طول پرش را مورد مطالعه قرار دادند. این دوره از تحقیقات با نظریه راجاراتنام (1967) پیرامون پرش­های هیدرولیکی به اتمام رسید. راجاراتنام در مقاله خود ضمن مطالعه مقالات اخیر تصریح  خاصی نیز به ویژگی­های جریان داخلی داشت. همچنین فرضیه او پیرامون تطبیق هیدرولیکی با جت­های دیواره­ای بسیار مهم می باشد.

دوره چهارم پرش­های هیدرولیکی در اوائل دهه هفتاد صورت گرفت و شامل روش­های مشاهداتی بسیار پیشرفته مانند روش هات فیلم (رش 1970، رش و لوت هاورز 1971 و 1972) و سنجش­گر لیزر داپلر می باشد. اولین مدل­های ریاضی پرش هیدرولیکی توسط راس (1970) نارایانان (1975) مک کرکدیل و خلیفه (1983) مادسن و سوندسن (1983)، سوندسن و مادسن (1984)، قارانگیک و چادری (1991) تهیه گردید و تغییر جریان از وضعیت فوق بحرانی به جریان زیر بحرانی توسط معادله از نوع بوزینسک شبیه سازی گردید.

تعدادی از مقالات راجع به موضوعاتی که تبیین داده گردید بحث می کنند مثلاً سوامی (1970)، گارگ و شرما (1971) در خصوص راندمان پرش بحث می­کنند. ویلسون و ترنر (1972) مقاله­ای را تحت عنوان موقعیت پرش منتشر کردند. مقالاتی که پیرامون تعیین طول پرش بحث می­کنند شامل مقالات سرماونیون هام (1973)، مهرترا (1976)، گیویا و همکاران (1976)، بوش (1981 و 1982)، اورس (1987)، هاگر و برمن و کاواگوشی (1990) می باشند. در زمینه عمق­های متناظر، پروفیل سطح آب، مانند ویژگی های جریان داخلی رش و همکاران (1976)، گیویا و همکاران (1977)، سوامی و پراساد (1977)، گیل (1980)، پاولو (1987)، وینخ سیانوزهنسکی (1988)، هاگر و برمن (1989)، هویت وسلین (1989) تحقیقاتی را به انجام رسانده اند. لوت هاوزر و کارتا (1972)، لوت هاوزر و آلمو (1979) تأثیر جریان ورودی و جداشدگی بر روی پرش را تجزیه و تحلیل کرده اند. نسه و محمود (1976) تحلیل تنش برشی مرزی را در پرش­های افقی و بر روی شیب مطالعه نموده­اند و نتیجه گرفتند که اختلاف قابل توجهی در پارامترهای مربوطه در شرایط جریان توسعه یافته و توسعه نیافته هست. مکانیزم استهلاک انرژی توسط ویپارلی (1988) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. اوتسو و همکاران (1990) قادر به یافتن اثر شرایط ورودی بر روی عمق­های متناظر، طول پرش و سرعت ماکزیمم نگردیدند اما افزایش لایه مرزی در طول پرش را مورد مطالعه قرار دادند. مطالعه آنها از این جهت مهم می باشد که نشان دادند پرش هیدرولیکی کلاسیک نوعی خاص از پرش مستغرق می باشد. چهارمین دوره از مطالعات پرش­های هیدرولیکی با بازنگری مک کروکدیل (1986) به پایان رسید.

2-2- روش های استهلاک انرژی

یکی از پارامترهای مهم در طراحی سیستم های هیدرولیکی کنترل سرعت جریان می‌باشد. سرعت جریان برای شرائط مختلف طراحی بایستی در محدوده قابل قبولی قرار گیرد تا از تخریب و خسارات جلوگیری گردد. سرعت زیاد آب در یک کانال و یا رودخانه طبیعی، فرسایش بستر و جدارهای کانال را به همراه دارد. وجود امواج در سطح آب به دلیل انرژی جنبشی آب، دیواره‌های ساحلی رودخانه‌ها را شدیداً در معرض فرسایش قرار می‌دهد و می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری به تأسیسات مجاور رودخانه وارد کند، پس کنترل انرژی جنبشی آب در تأسیسات آبی از اهمیت بالائی برخوردار می‌باشد. معذالک در بسیاری مواقع بدلائل مختلفی از قبیل شیب زیاد، سقوط آزاد آب، با انرژی جنبشی بیش از حد جریان آب مواجه می‌شویم که ناچاراً می‌بایستی سازه‌هائی طراحی گردد تا انرژی جنبشی اضافی را مستهلک و سرعت جریان به حد قابل قبولی تقلیل یابد. اینگونه تأسیسات هیدرولیکی را سازه‌های استهلاک کننده انرژی نامند.

2-3- استهلاک انرژی با ایجاد پرش هیدرولیکی

2-3-1- مقدمه

همانطور که قبلاً تصریح گردید، تغییر رژیم جریان از حالت فوق بحرانی به حالت زیربحرانی که با افزایش ناگهانی سطح آزاد آب و افت انرژی قابل توجه همراه می باشد، پرش هیدرولیکی نام دارد. هنگامی که جریان با سرعت زیاد با توده آب در حال حرکت با سرعت کم برخورد نماید، آغاز جریان با سرعت زیاد در زیر توده آب حرکت می کند، سپس به سمت سطح آب پخش و گسترده می یابد. این اقدام موجب تلاطم و پیدایش گرداب­ها در داخل و غلتاب­ها در سطح آب می گردد. غلتاب­ها به گونه پیوسته در سطح آزاد پرش تشکیل می شوند و در جهت عکس حرکت عقربه­های ساعت حرکت میکنند ( شکل 2-1) غلتاب‌ها موجب وارد شدن هوا به داخل جریان و ایجاد   حباب­های هوا و سفیدی رنگ آب می شوند. حرکت غلتاب­ها و گرداب‌های ناشی از تلاطم، سبب اتلاف مقدار زیادی انرژی در پرش به صورت گرما می شوند.

شکل 2-1- توصیف پرش هیدرولیکی

در کانال­های پرش هیدرولیکی در زیر دریچه­های تنظیم کننده، در پای سرریزها و یا در محلی که کف یک کانال با شیب تند به گونه ناگهانی مسطح گردد، به وجود می آید. قدرت پرش به عدد فرود قبل از آن بستگی دارد. هر قدر عدد فرود بیشتر باشد، پرش قوی تر می باشد.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد : مدل سازی بارش- رواناب در حوضه آبریز بشار بالادست
دسته‌ها: عمران