بررسی آزمایشگاهی تأثیر محل قرارگیری صفحات مشبک در میزان استهلاک انرژی جریان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه

2 استادیار گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه

3 کارشناسی ارشد عمران-آب، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد مراغه، دانشگاه آزاد اسلامی، مراغه، ایران.

چکیده

استهلاک انرژی در سازههای هیدرولیکی از مسائل مهم در مهندسی هیدرولیک است. عملکرد سازههای هیدرولیکی از نظر استهلاک انرژی می‌تواند پایداری سازه و بستر رودخانه را تأمین کند. در این پژوهش به ارزیابی آزمایشگاهی عملکرد صفحات مشبک به عنوان مستهلک کننده‌ی انرژی جریان فوق بحرانی پرداخته شده است. پارامترهای مورد بررسی عبارتند از: عدد فرود؛ درصد روزنه صفحات مشبک؛ محل قرارگیری صفحات مشبک. عدد فرود جریان فوق بحرانی در بازه 5/2 تا 5/8 تغییر کرده و درصد روزنه صفحات مشبک 40 و 50 درصد بوده است. همچنین محل قرارگیری صفحات در فواصل 5/62، 125 و 250 سانتی‌متری بعد از دریچه مولد جریان فوق بحرانی در نظر گرفته شده است. نتایج تحقیق نشان داد درصد روزنه صفحات، فاصله قرارگیری صفحه مشبک از دریچه مولد جریان فوق بحرانی و همچنین عدد فرود جریان فوق بحرانی، بر عملکرد صفحات مشبک تاثیر گذار بوده است. در تمامی حالات مورد بررسی نیز، استهلاک انرژی سیستم از استهلاک انرژی پرش هیدرولیکی آزاد بیشتر بوده است. نتایج به دست آمده نشان داد افزایش عدد فرود موجب افزایش عملکرد صفحات مشبک (افت انرژی نسبی) و کاهش بازده صفحات مشبک (اختلاف بین افت انرژی نسبی سیستم از افت انرژی پرش هیدرویکی آزاد) شده است. همچنین نتایج نشان داد صفحه مشبک با درصد روزنه 50 درصد که در فاصله 125 سانتی متری دریچه قرار گرفته، عملکرد بهتری داشته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental investigation on the effect of screen’s location on the flow's energy dissipation

نویسندگان [English]

  • sina sadeghfam 2
  • Ali Rezazadeh Joudi 3
2 Assistant Professor, university of Maragheh, Faculty of Engineering.
3 Msc, water civil engineering, young researchers and elite club, Maragheh branch, Islamic azad university, Maragheh, iran.
چکیده [English]

The energy dissipation through hydraulic structure is an important issue in hydraulic engineering. The performance of hydraulic structure as a view of energy dissipation can provides the stabality of structure and river bed. In this study the experimental investigation of screen performance is evaluated as the energy dissipator of supercritical flow. The investigated parameters include: Froude number; screen porosity; location of screens. The Froude number of supercritical flow has been varied in the range of 2.5 to 8.5, and the screen porosities are 40 and 50%. Also the location of screens has been considered 62.5, 125 and 250 cm after supercritical flow generator gate. The results indicate that screen porosity, location of screens from supercritical flow generator gate and also Froude number of supercritical flow have a significant effect on screen performance. The energy dissipation of system through screens is more than free hydraulic jump in the entire evaluated cases. The results show that the Froude number increasing result in screen performance (relative energy dissipation) increasing, but screen efficiency (difference between the relative energy dissipation of system from free hydraulic jump) decreasing. Also the screen with 50 porosity which has been located at 125 cm from gate has the best performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy dissipation
  • Hydraulic Jump
  • Screens
  • Froude Number
  • Experimental investigation

Aslankara, V. 2007. Experimental investigation of tail water effect on the energy dissipation through Screens. M. Sc. Thesis. Department of Civil Engineering Middle Technical University. Ankara. Turkey.

 

Baines, W. D. and Peterson, E. G. 1951. An investigation of flow through screens. T-ASME. 73(5):
466-481.

 

Balkis, G. 2004. Experimental investigation of energy dissipation through inclined screens. M. Sc. Thesis. Department of Civil Engineering. Middle Technical University. Ankara. Turkey.

 

Belaud, G., Cassan, L. and Baume, J. P. 2009. Calculation of contraction coefficient under sluice gates and application to discharge measurement. J. Hydraul. Eng-ASCE. 135, 1086-1091.

 

Bozkus, Z. and Aslankara, V. 2008. Tail water effect on the energy dissipation through screens. Proceedings of the 8th International Congress on Advances in Civil Engineering. Eastern Mediterranean University. Famagusta. North Cyprus: ACE.

 

Bozkus, Z., Balkis, G. and Ger, M. 2005. Effect of inclination of screens on energy dissipation downstream of small hydraulic structures. Proceedings of the 17th Canadian Hydrotechnical Conference. Edmonton. Alberta. Canada.

 

Bozkus, Z., Cakir, P. and Ger, M. 2007. Energy dissipation by vertically placed screens. Can. J. Civil Eng. 34(4): 556-565.

 

Cakir, P. 2003. Experimental investigation of energy dissipation through screens. M. Sc. Thesis. Department of Civil Engineering. Middle East Technical University. Ankara. Turkey.

 

Chow, V. T. 1959. Open Channel Hydraulics. 3rd Ed. McGraw-Hill. New York.

 

Gungor, E. 2005. Experimental investigation of energy dissipation through triangular screens. M. Sc. Thesis. Department of Civil Engineering. Middle East Technical University. Ankara. Turkey.

 

Koo, J. K. and James, D. F. 1973. Fluid flow around and through a screen. J. Fluid Mech. 60(3): 513-538.

 

Laws, E. M. and Livesey, J. L. 1978. Flow through screens. Annu. Rev. Fluid Mech. 10, 245-267.

 

Rajaratnam, N. and Hurtig, K. I. 2000. Screen-type energy dissipater for hydraulic structures. J. Hydraul. Eng-ASCE. 126(4): 310-312.

 

Sadeghfam, S., Akhtari, A. A., Daneshfaraz, R. and Tayfur, G. 2014. Experimental investigation of screens as energy dissipaters in submerged hydraulic jump. Turk. J. Eng. Environ. Sci. 38, 126-138.

 

Yeh, H. H. and Shrestha, M. 1989. Free-surface flow through screen. J. Hydraul. Eng-ASCE. 115(10):
1370-1385.