استهلاک انرژی جریان فوق بحرانی با کاربرد اشکال هندسی متفاوت آستانه

نویسندگان

دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه

چکیده

در پژوهش حاضر به بررسی کاربرد سازه دریچه‌کشویی با آستانه پرداخته شد. آستانه‌های به‌کار گرفته شده به‌منظور مطالعه تأثیر هندسه و عرض‌های مختلف تهیه گردید. هندسه‌های نیم‌استوانه‌ای، استوانه‌ای، هرمی و مکعب‌مستطیلی مورد آزمایش قرار گرفت. آستانه‌ها در عرض 5/7، 10، 15 و 20 سانتی‌متر تهیه شد. تغییرات ناشی از محل قرارگیری آستانه شامل آستانه در زیر دریچه‌کشویی، مماس بر بالادست و مماس بر پایین‌دست دریچه‌کشویی، بر میزان افت انرژی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که کاربرد آستانه در تمامی حالت‌ها، میزان استهلاک انرژی را نسبت به حالت بدون آستانه افزایش می‌دهد. بررسی آستانه در عرض‌های مختلف حاکی از این است که افزایش در عرض آستانه، به‌دلیل کاهش در بازشدگی دریچه‌کشویی، افزایش در سرعت جریان و به‌تبع آن کاهش عمق در مقطع اولیه پرش‌هیدرولیکی، سبب افزایش در میزان افت انرژی می‌گردد. نتایج حاصل از تغییر موقعیت آستانه نشان داد که نصب آستانه‌های هرمی، نیم‌استوانه‌ای، استوانه‌ای و مکعب‌مستطیلی در زیر دریجه‌کشویی میزان افت انرژی نسبت به پایین‌دست پرش‌هیدرولیکی را در بیش‌ترین عرض آستانه به ترتیب به میزان 180، 215، 190 و 165 درصد نسبت به حالت شاهد افزایش می‌دهد.
مقادیر ذکر شده در حالت آستانه مماس بر بالادست به‌ترتیب به 175، 143، 136 و 128 درصد و در حالت آستانه مماس بر پایین‌دست دریچه‌کشویی به 132، 121، 110 و 103 کاهش یافت. با تعبیه کردن آستانه در هندسه‌های متفاوت، تأثیر بیشتر آستانه هرمی بر میزان استهلاک انرژی در موقعیت آستانه در زیر دریچه‌کشویی نسبت به سایر موقعیت‌ها برآورد گردید.

کلیدواژه‌ها


Abbaspour A, Hosseinzadeh Dalir A, Farsadizadeh D and Sadraddini AA, 2009. Effect of sinusoidal corrugated bed on hydraulic jump characteristics. Hydro-environment Research 3(2):109-117. https://doi.org/10.1016/j.jher.2009.05.003
Ead SA and Rajaratnam N, 2002. Hydraulic jumps on corrugated beds. Hydraulic Engineering 128(7):656-663.
Ellayn AF and Sun ZL, 2012. Hydraulic jump basins with wedge-shaped baffles. Zhejiang University SCIENCE A 13(7):519-525.
Daneshfaraz R, Hasannia V, Norouzi R, Sihag P, Sadeghfam S and Abraham J, 2021. Investigating the effect of horizontal screen on hydraulic parameters of vertical drop. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering 45: 1909-1917.‏ https://doi.org/10.1007/s41062-023
Daneshfaraz R, Aminvash E and Ebadzadeh P, 2022a. Experimental study of the effect of different sill geometry on hysteretic behavior of supercritical regime. Irrigation Sciences and Engineering doi:10.22055/jise.2022.40134.2017. (In Persian with English abstract).
Daneshfaraz R, Noruzi R and Ebadzadeh P. 2022b. Experimental Investigation of non-suppressed sill effect with different geometry on flow pattern and discharge coefficient of sluice gate. Journal of Hydraulics 17(3):47-63. doi: 10.30482/jhyd.2022.316603.1566. (In Persian with English abstract).
Daneshfaraz R, Norouzi R and Ebadzadeh P. 2022c. Experimental and numerical study of sluice gate flow pattern with non- suppressed sill and its effect on discharge coefficient in free-flow conditions. Journal of Hydraulic Structures 8(1):1-20. DOI: 10.22055/jhs.2022.40089.1201
Daneshfaraz R, Norouzi R, Ebadzadeh P, Di Francesco S and Abraham JP, 2023a. Experimental Study of Geometric Shape and Size of Sill Effects on the Hydraulic Performance of Sluice Gates. Water. 15(2):314. https://doi.org/10.3390/w15020314.
Daneshfaraz R, Norouzi R, Ebadzadeh P and Kuriqi A, 2023b. Influence of sill integration in labyrinth sluice gate hydraulic performance. Innovative Infrastructure Solutions 8(4):118. https://doi.org/10.1007/s41062-023
Husain D, Alhamid AA and Negm AAM, 1994. Length and depth of hydraulic jump in sloping channels.Hydraulic Research 32(6):899-910.‏ https://doi.org/10.1080/00221689409498697.
Izadjoo F and Shafai-Bejestan M, 2007. Corrugated bed hydraulic jump stilling basin. Applied Sciences, 7(8):1164-1169.
Jalil SA, Sarhan SA and Yaseen MS, 2015. Hydraulic jump properties downstream a sluice gate with prismatic sill. Applied Sciences Engineering and Technology, 11(4): 447-453.‏
Karami S, Heidari MM and Rad MHA, 2015. Investigation of free flow under the sluice gate with the sill using Flow-3D model. Water and Soil Resources Conservation, 4(4):317–324. https://doi.org/10.1007/s40996-019-00310-x.
Nasr Esfahani MJ and Shafai Bejestan M, 2012. Design of stilling basins using artificial roughness. Journal of Civil Engineering 2(4): 159-163.
Neisi K and Shafai BM, 2013. Characteristics of S-jump on roughened bed stilling basin. Water Sciences Research 5(2):25-34.
Parsamehr P, Hosseinzadeh Dalir A, Farsadi D and Abbaspour A, 2012. Influence of sill and artificial roughness over adverse bed slopes on hydraulic jump characteristics. Water and Soil 27(3):581-591. (In Persian with English abstract).
Parsamehr P, Farsadizadeh D, Hosseinzadeh Dalir A, Abbaspour A and Nasr Esfahani MJ, 2017. Characteristics of hydraulic jump on the rough bed with the adverse slope. ISH Journal of Hydraulic Engineering 23(3):301-307.
Rajaratnam N, 1967. Hydraulic jumps. Advances in Hydroscience 4:197-280. https://doi.org/10.1080/09715010.2017.1313143
Rajaratnam N, 1968. Hydraulic jump on rough bed. Transaction of the Engineering Institute of Canada 11 (A-2):1-8.
Salmasi F and Norouzi Sarkarabad R, 2020. Investigation of different geometric shapes of sills on discharge coefficient of vertical sluice gate. Amirkabir Journal of Civil Engineering 52:21-36.‏ DOI: 10.22060/ceej.