تاثیر بستر موج دار سینوسی بر خصوصیات پرش هیدرولیکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

چکیده

در این تحقیق بررسی تجربی پرش هیدرولیکی در محدوده وسیع تری نسبت به محققان دیگر بر روی 6 نوع بستر موج دار با شیب موج مختلف انجام گرفت. شیب موج در محدوده 286/0 تا 625/0 و عدد فرود در محدوده 8/3 تا 6/8 قرار داشت. تأثیر ارتفاع و طول موج بستر موج دار بر خصوصیات پرش هیدرولیکی در اعداد فرود مختلف با تحلیل موقعیت سطح آب، پروفیل سرعت، تنش برشی بستر و استهلاک انرژی بررسی شد. پارامترهای بی بعد هیدرولیکی نیز به صورت تابعی از عدد فرود تعیین گردید. نتایج نشان داد که عمق ثانویه و طول پرش هیدرولیکی بر روی بسترهای موج­دار نسبت به بستر صاف در شرایط هیدرولیکی یکسان کوچکتر است. بررسی پروفیل­های سرعت اندازه­گیری شده در مقاطع مختلف پرش هیدرولیکی نشان داد که این پروفیل­ها مشابه بوده و با پروفیل جت آب بر روی بستر صاف متفاوت می­باشند. همچنین مقدار ضخامت لایه مرزی بی بعد بر روی بستر موج دار برابر 57/0 به دست آمد که با ضخامت لایه مرزی در بستر صاف برابر 16/0 مقایسه گردید. بررسی و مقایسه نیروی برشی و ضریب تنش برشی نشان داد که تنش برشی در بستر موج­دار حداقل 10 برابر بستر صاف است. نتایج این تحقیق با تایید نتایج محققان  قبلی نشان می­دهد که از بسترهای موج­دار برای استهلاک انرژی پرش هیدرولیکی در حوضچه­های آرامش با کارایی بهتر می­توان استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Sinusoidal Corrugated Bed on Hydraulic Jump Characteristics

نویسندگان [English]

  • A Abbaspour
  • A Hosseinzadeh Dalir
  • D Farsadizadeh
  • AA Sadraddini
چکیده [English]

In the present research, the experimental study of the hydraulic jump  within a wide scope rather than those of other researchers was implemented on  six corrugated beds with different wave steepness. The wave steepness of corrugations and the Froude number were in the range of 0.286 to 0.625 and 3.8 to 8.6, respectively. The effects of wave height and length of corrugations on the basic character of the hydraulic jump such as free surface location, velocity, shear stress distribution and energy dissipation were studied for different Froude numbers. The dimensionless hydraulic parameters were determined as functions of the Froude number. The results showed that the tailwater depth and the length of the jump on corrugated beds were smaller than those of the corresponding jump on a smooth bed. The analysis of velocity profiles at different sections of the jump showed that the velocity profiles were similar and differed from the profile of the simple plane wall jet. The normalized boundary layer thickness, was equal to 0.57 for the jumps on corrugated bed compared to 0.16 for the simple wall jet. The analysis and comparison of the bed shear force and shear stress coefficients showed that the shear stress on the corrugated bed was about 10 times greater than that of the smooth bed. The results of this study are in good agreement with the previous results and showed that the corrugated beds could be used to dissipate efficiently the excessive energy of the hydraulic jump in stilling basins.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Corrugated bed
  • Energy dissipation
  • Froud number
  • Hydraulic jump
ایزدجو ف، شفاعی بجستان م و بینا م، 1383. مشخصات پرش هیدرولیکی بر روی بسترهای موج­دار ذوزنقه‌ای شکل. مجله علمی کشاورزی، جلد 27، دانشگاه شهید چمران اهواز، صفحه­های 107 تا122.
Ead SA and Rajaratnam N, 2002. Hydraulic jump on corrugated bed. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE 128(7): 656-663.
Ead SA, Rajaratnam N, Katopodis C and Ade F, 2000. Turbulent open-channel flow in circular corrugated culverts. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE 126(10): 750-757.
Hughes WC and Flack JE, 1984. Hydraulic jump properties over rough bed. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 110(12): 1751-1771.
Khan AA and Steffler PM, 1996. Physically based hydraulic jump model for depth-averaged computation. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 122(10): 540-548.
Mohammad Ali HS, 1991. Effect of roughened-bed stilling basin on length of rectangular hydraulic jumps. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE,117(1): 83-93.
TokyayND, 2005. Effect of channel bed corrugations on hydraulic jumps. EWRI, Water & Environmental Resources Congress, Anchorage, Alaska, USA.
Vischer DL and Hager WH, 1995. Energy dissipators. Hydraulic Structures Design Manual, IAHR.