بررسی پرش هیدرولیکی در کانال با مقطع مثلثی و کنترل پرش با آستانة انتهایی لبه پهن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شیراز

2 دانشگاه تهران

چکیده

یکی از رایج­ ترین روش­ ها برای استهلاک انرژی در پایین­ دست سازه ­ها در شبکه­ های آبیاری و زهکشی، استفاده از پرش هیدرولیکی می­باشد. برخلاف سایر مقاطع از قبیل مقطع مستطیلی، ذوزنقه­ ای و دایره ­ای، پرش هیدرولیکی در کانال مثلثی تاکنون چندان بررسی نشده است. در این مقاله، ویژگی­ های پرش هیدرولیکی در یک کانال با مقطع مثلثی همراه با آستانه انتهایی لبه­ پهن مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش ­ها در یک کانال مستطیلی به طول 9، عرض 0/5 و ارتفاع 0/6 متر از جنس شیشه شفاف و تحت شرایط هیدرولیکی مختلف شامل دبی­ های مختلف، دو بازشدگی دریچه و اعداد فرود ابتدای پرش در دامنه 12/5-2/5 انجام شدند. نتایج نشان داد که به ­ازای یک عدد فرود مشخص جت ورودی، عمق پایاب مورد نیاز در مقطع مثلثی تا 70 درصد کمتر از مقدار متناظر در مقطع مستطیلی است. بر اساس نتایج به­­ دست آمده، روابط تجربی برای پارامترهای بی­ بعد نسبت عمق ثانویه و ارتفاع آستانه انتهایی لبه­ پهن برحسب عدد فرود جریان ورودی به ­­دست آمد که می­ توان در طراحی­ ها از این روابط برای تشکیل پرش کنترل شده، در شرایطی که عمق پایاب کافی برای شکل­ گیری پرش هیدرولیکی در کانال­ های مثلثی وجود ندارد، استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hydraulic Jump in a Triangular Channel and Its Control Using a Broad Crested End Sill

نویسندگان [English]

  • Hossein Hamidifar 1
  • Mohammad Hossein Omid 2
2 University of Tehran
چکیده [English]

Hydraulic jump has been used widely for dissipating excess energy downstream of hydraulic structures in irrigation and drainage networks. The characteristics of hydraulic jump in triangular sections have not been studied as much as those in rectangular, trapezoidal and circular sections.  In this paper, the characteristics of hydraulic jump in a triangular channel with broad crested end sill is studied. The experiments are carried out in a laboratory flume of 9 m length, 0.5 m width and o.6 m height with glass side walls. Different flow discharges and sluice gate openings with issuing jet Froude number in the range of 2.5-12.5 was studied.  The results showed that for a given Froude number, the required tail water depth for the triangular section is up to 70% lower than that in a rectangular section. Based on the regression analysis, several empirical equations are proposed for determining sequent depth ratio and dimensionless sill height as a function of inflow Froude number. The proposed equations can be used in designing controlled hydraulic jump in triangular sections were tail water is not adequate for a classic hydraulic jump.

کلیدواژه‌ها [English]

  • End Sill
  • Energy dissipation
  • Hydraulic Jump
  • Rectangular Channel
  • Tail Water

Abbaspour, A., Hosseinzadeh-Dalir, A., Farsadizadeh, D. and Sadradini, A. 2008. Effect of sinusoidal corrugated bed on characteristics of hydraulic jump. Water Soil Sci. 19, 13-26. (in Persian)

 

Achour, B. and Debabèche, M. 2003. Control of hydraulic jump by sill in triangular channel. J. Hydraul. Res. 41(3): 319-325.

 

Argyropoulos, P. A. 1962. General solution of the hydraulic jump in sloping channels. J. Hydraul. Div. 88(4): 61-75.

 

Chow, V. T. 1959. Open Channel Hydraulics. McGraw-Hill. New York.

 

Debabèche, M. and Achour, B. 2007. Effect of sill in the hydraulic jump in a triangular channel. J. Hydraul. Res. 45(1): 135-139.

 

Esmaeili-Varaki, M. and Omid, M. H. 2007. Determination of characteristics of diverging hydraulic jump in rectangular and trapezoidal sections. Iranian Water Res. J. 2(2): 27-35. (in Persian)

 

Esmaeili-Varaki, M., Sahebi, F., Navabian, M. and Amiri, Z. 2013. Economical optimization of diverging stilling basins with trapezoidal and rectangular sections. J. Water Soil Conserv. 21(5): 49-70.(in Persian)

 

Forester, J. W. and Skrinde, R. A. 1950. Control of the Hydraulic Jump by Sills. T. Am. Soc. Civil Eng. ASCE. 115(1): 973-987.

 

Gord-Noshahri, A., Omid, M. H. and Kouchakzadeh, S. 2009. Effect of broad crested sill on the characteristics of hydraulic jump in diverging stilling basins. Iranian Water Res. J. 41(1): 79-85.(in Persian)

 

Hager, W. H. and Li, D. 1992. Sill-controlled energy dissipater. J. Hydraul. Res. 30(2): 165–181.

 

Hager, W. H. and Wanoschek, R. 1987. Hydraulic jump in triangular channel. J. Hydraul. Res. 25(5):
549-564.

 

Hamidifar, H., Omid, M. H. and Farhoudi, J. 2011. Hydraulic jump in a triangular section and comparison with rectangular section. J. Water Soil Sci. (JWSS). 14(54): 27-36. (in Persian)

 

Kasi, A., Esmaeili-Varaki, M. and Farhoudi, J. 2013. Development of explicit equations for estimating sequent depth ratio on adverse slopes. Iranian Water Res. J. 8(15): 155-166. (in Persian)

 

Khorshidi, M., Vatankhah, A. and Omid, M. H. 2015. An explicit equation for calculating sill height in trapezoidal stilling basins. Iranian Water Res. J. 18: 13-22. (in Persian)

 

Omid, M. H., Esmaeili-Varaki, M. and Narayana, R. 2007. Gradually expanding hydraulic jump in a trapezoidal channel. J. Hydraul. Res. 45(4): 512-518.

 

Omid, M. H., Gord-Noshahri, A. and Kouchakzadeh, S. 2010. Sill-controlled hydraulic jump in a gradually expanding channels. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Water Management. 163(10): 515-522.

 

Parsamehr, P., Farsadizadeh, D. and Hosseinzadeh-Dalir, A. 2012. Effect of end sill and artificial roughness on the characteristics of hydraulic jump over adverse slopes. J. Water Soil. 27(3): 581-591. (in Persian)

 

Rajaratnam, N. 1964. The forced hydraulic jump. Water Power. 16(1): 14-19.

 

Rajaratnam, N. 1967. Hydraulic Jumps, Advances in Hydroscience. Vol. 4. Academic Press. New York.

 

Rashwan, I. M. H. 2013. Analytical solution to problems of hydraulic jump in horizontal triangular channels. Ain Shams Eng. J. 4(3): 365-368.

 

Sandover, J. A. and Holmes, P. 1962. The hydraulic jump in trapezoidal channels. Water Power. 14(11): 445-449.

 

Silvester, R. 1964. Hydraulic jump in all shapes of horizontal channels. J. Hydraul. Div. 90(1): 23-56.

 

Vatankhah, A. R. and Omid, M. H. 2010. Direct solution to problems of hydraulic jump in horizontal triangular channels. Appl. Math. Lett. 23(9): 1104-1108.