نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

2 استادیار، دانشکده علوم مهندسی آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

3 استاد گروه عمران دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

     حوضچه­های آرامش با جت­های افقی مستغرق نوع جدیدی از سازه­های استهلاک انرژی می­باشند که با هدایت جریان فوق بحرانیخروجی از جت­ها به پایاب و ایجاد پرش هیدرولیکی مستغرق سبب اتلاف انرژی می­شوند. مزیت این سازه از بین بردن اثر سرعت زیاد جریان نزدیک بستر و فشار منفی در کف می­باشد. در این مطالعه خصوصیات پرش هیدرولیکی برای جت­های افقی مستغرق با پرش هیدرولیکی کلاسیک مقایسه شد و همچنین روابطی برای خصوصیات پرش هیدرولیکی و میزان استهلاک انرژی در جت­های افقی مستغرق ارائه شد. آزمایش­ها در فلومی به طول 15 متر و عرض 80 سانتی­متر با مدل جت پنج تایی در دولایه و از جنس پلی وینیل کلراید فشرده و در محدوده اعداد فرود 5/1 تا 5 صورت گرفت. نتایج نشان داد که میزان استهلاک انرژی برای جت­های افقی مستغرق حدوداً به میزان 25 درصد بیشتر از مقدار نظیر آن در پرش کلاسیک می­باشد. طول پرش هیدرولیکی و طول غلتاب برای جت­های افقی مستغرق بیشتر از پرش کلاسیک می­باشد ولی در اعداد فرود بیشتر از چهار، طول غلتاب تشکیل‌شده بعد از جت­های افقی مستغرق کمتر از مقدار آن در حالت پرش هیدرولیکی کلاسیک است و با افزایش عدد فرود این مقدار اختلاف نیز افزایش می­یابد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation on Characteristics of Hydraulic Jump in Stilling Basin With Multi-Horizontal Submerged Jets

نویسندگان [English]

  • Mehrdad Moradi 1
  • Seyed Mohsen Sajadi 2
  • Mohammad Mahmoodian Shoshtari 3

چکیده [English]

     Stilling basin with multi-horizontal submerged jets is a new type of energy dissipater structure which causes to collapse excess energy by guiding the supercritical flow through jets and forming submerged hydraulic jump. The important advantage of this type of structures is to eliminate effects of high Flow velocity near to bed and negative bed pressure. In this study the characteristics of hydraulic jump in stilling basin with five parallel submerged jets have been investigated and results are compared with the previous studies also series of experimental equations provided for estimating of the flow characteristics in the multi-horizontal submerged jets. Experiments were carried out in a flume with 15m length and 80cm width. The model of jets has been made from PVC sheets and Froude number varies from 1.5 to 5.We concluded that the energy dissipation rate of submerged jets is approximately 25 percent more than that of the classical hydraulic jump. Length of the jump and length of the roller for multi-horizontal submerged jets were found to be larger than classical hydraulic jump. But for Froude number more than 4, the roller length for multi-horizontal submerged jets is less than the roller length of classical hydraulic jump with the same Froude number; the difference will be larger as the Froude number increases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydraulic jump
  • Multi-horizontal submerged jets
  • Energy dissipation
  • Length of the jump and Length of the roller

1-    اکبریان، ع. 1371. طراحی سازه‌های هیدرولیکی کانال‌ها. انتشارات عمیدی، 700 صفحه.

 

2-    نیسی،ک.، شفاعی بجستان، م.، قمشی، م و س. م.کاشفی پور. 1393. بررسی ‎مشخصات ‎‎پرش‎هیدرولیکی‎ در ‎حوضچه‎آرامش ‎واگرای ‎ناگهانی ‎با‎ بستر‎زبر. مجله علوم و مهندسی آبیاری37(2): 93-83.

 

3-    Abbaspour, A., Farsadizadeh, D. and M. Ali Ghorbani. 2013. "Estimation of hydraulic jump on corrugated bed using artificial neural networks and genetic programming: Water Science and Engineering

 

4-    Bakhmeteff, B. A. and A. E. Metzke, 1935 The hydraulic jump in terms of dynamic similarity. Trans. Journal of Hydraulic Engineering. 101: 630–680.

 

5-    Carollo, F.G., Ferro, V. and V. Pampalone. 2012 New expression of the hydraulic jump roller length: Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 138(11): 995–999.

6-    Chen, J.G., Zhang, J.M., Xu, W.L. and Y. Peng 2010a. Numerical simulation of the energy dissipation characteristics in stilling basin of multi-horizontal submerged jets. Journal of Hydrodynamics,22(5): 732–741.

 

7-    Chen, J.G., Zhang, J.M., Xu, W.L. and Y. Peng, 2010b. Scale effects of air-water flows in stilling basin of multi-horizontal submerged jets. Journal of Hydrodynamics,22. (6): 788–795.

 

8-    Chen, J.G., Zhang, J.M., Xu, W.L. and Y. Peng, 2014.Characteristics of the velocity distribution in a hydraulic jump stilling basin with five parallel offset jets in a twin-layer configuration Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 140(2): 208–217.

 

9-    Chow, V. 1959. Open-channel hydraulics: McGraw Hill, New York.

 

10- Deng, J., Xu, W.L., Zhang, J.m., Qu, J. and Y.q. Yang, 2008. A new type of plunge pool―Multi-horizontal submerged jets. Science in China Series (E: Technological Sciences), 51(12): 2128-2141.

 

11- Hager, W. H., 1992. Energy dissipaters and hydraulic jump: Kluwer, London.

 

12- Hager, W. H., and D. Li, 1992. Sill-controlled energy dissipater: Journal of  Hydraulic. Research, 30(2): 165–181.

 

13- Rahimzadeh, H., Maghsoodi, R., Sarkardeh, H., and S. Tavakkol, 2012. Simulating flow over circular spillways by using different turbulence models: Eng. Appl. Comp. Fluid, 6.(1): 100–109.

 

14- Rajaratnam, N. 1965. The hydraulic jump as a wall jet" J. Hydraulic. Division, 91(HY5): 107–132.

 

15- Rajaratnam, N. 1967. Hydraulic jumps: Advances In Hydro science, V. T.Chow, ed., Vol. 4, Academic Press, New York, 197–280.

 

16- Silvester, R. 1964. Hydraulic jump in all Shapes of horizontal channels. Journal of Hydraulic Division, ASCE, 90(1): 23–55.

 

17- Zhang, J.M., Chen, J.G., Xu, W.L. and Y.Peng, 2013. Characteristics of vortex structure in multi-horizontal submerged jets stilling basin. Water Management, 167: 322–333.