اثر شیب منفی، زبری بستر و پله انتهایی بر پروفیل سرعت و نوسانات فشار پرش هیدرولیکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی،دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

3 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

4 استادیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

چکیده

حوضچه‌های آرامش برای کنترل پرش هیدرولیکی تحت شرایط شیب معکوس و زبری بستر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش اثر هم‌زمان سه شیب منفی، سه قطر زبری و دو ارتفاع پله مثبت انتهایی بر پروفیل سرعت و نوسانات فشار در اعداد فرود 4 تا 10 بررسی شده است. بر‌اساس نتایج ضخامت لایه مرزی بی‌بعد 71/0 محاسبه شد که در مقایسه با بستر صاف قابل ملاحظه بود. همچنین تنش برشی 6/12 برابر شرایط بستر صاف به‌دست آمد. نتایج نشان داد سه عامل شیب منفی، زبری بستر و پله مثبت انتهایی باعث کاهش انحراف معیار استاندارد نوسانات فشار نسبت به حالت کلاسیک می‌شود. بیشترین مقدار ضریب بدون بعد انحراف معیار استاندارد نوسانات فشار و ضریب بدون بعد نوسانات فشار به ترتیب برابر 027/0 و 275/0 محاسبه شد که در مقایسه با حالت کلاسیک به‌ترتیب 6/65 و 7/64 درصد کاهش داشته است. هم‌چنین حداقل ضریب کاویتاسیون در این مطالعه برابر 87/3 محاسبه گردید و بنابراین سازه با مشکل کاویتاسیون مواجه نخواهد بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Negative Slope, Bed Roughness and Positive Step on Velocity Profile and Pressure Oscillations of Hydraulic Jump

نویسندگان [English]

  • Nahid Pourabdollah 1
  • Manouchehr Heidarpour 2
  • Jahangir Abedi-Koupai 3
  • Jahanshir Mohamadzadeh Habili 4
1 Department of water engineering, college of agriculture, Isfahan University and Technology, Isfahan, Iran.
2 Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
3 Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.
4 Assistant Professor, Water Engineering Department, College of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, Iran.
چکیده [English]

The stilling basin to control hydraulic jump, under adverse slope and bed roughness conditions is interest to study by researchers. In this study, the effect of three adverse slopes, three bed roughness and two positive step height on velocity profiles and pressure oscillations under Froude numbers of 4 to 10 were investigated simultaneously. Based on the results, the thickness of the dimensionless boundary layer was 0.71, which had a significant difference with the smooth bed. Also shear stress was obtained 12.6 times more than smooth bed conditions. Also application of adverse slope, rough bed and positive step reduced standard deviation the pressure oscillations in comparison with classic jump. The maximum dimensionless coefficient of standard deviation of the pressure oscillations and the dimensionless coefficient of pressure oscillations were calculated 0.027 and 0.275 respectively, which decreased 65.6 and 64.7%, as compared with the classic condition. Also, in this study the minimum cavitation coefficient was 3.87 calculated. Therefore, cavitation problem would not occur for structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Boundary Layer Thickness
  • Standard Deviation
  • Shear Stress
  • Stilling basin