بررسی ویژگی‌های پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش با کف مشبک سوراخ‌دار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه های آبی؛ گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 استاد گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

در این تحقیق اثر شبکه­ای از سوراخ­ها در کف حوضچه آرامش بر مشخصات اصلی پرش هیدرولیکی ازجمله نسبت اعماق مزدوج و طول پرش مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا با تحلیل ریاضی و توسعهرابطه اندازه حرکت معادله­ای برای محاسبه مستقیم نسبت اعماق مزدوج در حالتی­که دبی جریان در امتداد حوضچه کاهش می‌یابد به­دست آمد. سپس با استفاده از یک کانال آزمایشگاهی به طول 6 متر و عرض 8/0 متر مجهز به شبکه­ای از شیرها در کف، آزمایش‌هایی به‌منظور بررسی رفتار و مشخصات پرش در این حالت انجام شد و نتایج با مقادیر اندازه‌گیری شده برای پرش کلاسیک روی بستر صاف مقایسه گردید. بازه اعداد فرود مورد بررسی در آزمایش­ها بین 3/5 تا 4/7 بود. نسبت دبی باقیمانده در پایین­دست به دبی ورودی به کانال نیز بین 98/0 تا 995/0 قرار داشت. نتایج ازمایش­ها نشان داد که نسبت اعماق مزدوج پرش حداکثر 19 درصد نسبت به پرش روی بستر صاف و 12 درصد نسبت به مقدار محاسبه شده از رابطه تحلیلی کاهش می­یابد. همچنین طول پرش در این حالت حداکثر  به­میزان 29 درصد نسبت به پرش کلاسیک کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Characteristics of the Hydraulic Jump in a Stilling Basin with Netted Perforated Bed

نویسندگان [English]

  • Nima Akbari 1
  • Kazem Esmaili 2
  • Saeedreza Khodashenas 3
1 Water Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Water engineering, Faculty of agriculture, Ferdowsi university of Mashhad
3 Ferdowsi University
چکیده [English]

In this research, the effects of a network of holes in the bottom of the stilling basin on the main properties of the hydraulic jump, such as the sequent depths ratio and the jump length, have been studied. First, by mathematical analysis and expansion of  the momentum equation, an equation for the direct calculation of sequent depths ratio was obtained while flow rate in the channel decreased. Using a laboratory flume , equipped with a network of valves under the bed, a series of experiments were conducted in order to study the behavior and characteristics of hydraulic jump, the results of which were compared with the results obtained from classical hydraulic jump on a smooth bed. The Froude number range in this research was between 5.3 and 7.4 and the ratio of the remaining flow at downstream to incoming flow to the channel was between 0.98 to 0.995. Results showed that reducing the flow rate up to two percent in the channel caused decreasing sequent depths ratio by 19 and 12 percent, compared to classical jump and analytical equation, respectively; the jump length decreased by 29 percent, compared to the classical jump.

کلیدواژه‌ها [English]

  • decreasing flow
  • Momentum equation
  • Sequent depth ratio
  • Supercritical Flow
 
Abbaspour, A., Dalir A. M., Farsadizadeh, D. and Sadraddini, A. A. 2009. Effect of sinusoidal corrugated bed on hydraulic jump characteristics. J. Hydroenviron. Res. 3, 109-117.
 
Badizadegan, R., Esmaeili, K., Maghrebi, M. F. and Saneie, M. 2011. Hydraulic jump properties in irrigation canals with corrugated bed. J. Water Soil. 25(3): 676-687. (in Persian)
 
Bazzaz, M., Ghorbani, B. and Eskini, M. 2012. Studding the changes of hydraulic jump properties on rough beds relative to roughness wavelengths. J. Hydraul. 7(3): 33-42.
(in Persian)
 
Carollo, F. G., Fero, V. and Pampalone, V. 2007. Hydraulic jumps on rough beds. J. Hydraul. Eng. 133(9): 989-999.
 
Chow, V. T. 1959. Open-Channel Hydraulics. McGraw-Hill.
 
Dastourani, M., Esmaili, K. and Khodashenas, S. R. 2016. The impact of water rectangular jet angel on the characteristics of hydraulic jump. J. Water Soil Conserv. 23(3): 225-238.
(in Persian)
 
Ead, S. A. and Rajaratnam, N. 2002. Hydraulic jumps on corrugated beds. J. Hydraul. Eng. ASCE. 128(7): 656-663.
 
Esmaili, K. and Abrishami, J. 2001. Hydraulic jump over negative slopes with negative steps. Jame. 19(2): 97-110. (in Persian)
 
Farhoudi, J. Flow in Open Streams (Translation). 1993. Orumiyeh University Pub.
 
Forster, J. W. and Skrinde, R. A. 1950. Control of the hydraulic jump by sills. Transaction ASCE. 115, 973-987.
 
Gohari, A. and Farhoudi J. 2009. The characteristics of hydraulic jump on rough bed stilling basins. 33rd IAHR Congress: Water Engineering for a Sustainable Environment, Vancouver, Aug. 9-14. British Columbia.
 
Hager, W. H. and Bremen, R. 1989. Classical Hydraulic Jump: Sequent Depths Ratio. J. Hydraul. Res. 27(5): 565-585.
 
Hager, W. H. 1992. Energy Dissipaters and Hydraulic Jump. Kluwer Academic, Dordrecht, the Netherlands.
 
Hosseini, S. M. and Abrishami, J. 1999. Open Channel Hydraulics. Second Ed. Astan Quds Razavi Pub. Mahhad, Iran. (in Persian)
 
Hughes, W. C. and Flack, J. E. 1984. Hydraulic jump properties over a rough bed. J. Hydraul. Eng. 110(12): 1755-1771.
 
Izadjoo, F. and Shafai-Bajestan, M. 2007. Corrugated bed hydraulic jump stilling basin. J. Appl. Sci. 7(8):1164-1169.
 
Najandali, A., Esmaili, K. and Farhoudi, J. 2012. The effect of triangular blocks on the characteristics of hydraulic jump. J. Water Soil. 26(2): 282-289. (in Persian)
 
Pagliara, S., Lotti, I. and Palermo, M. 2008. Hydraulic jump on rough bed of stream rehabilitation structures. J. Hydroenviron. Res. 2, 29-38.
 
Peterka, A. J. 1958. Hydraulic Design of Stilling Basins and Energy Dissipators. US Department Interior, Bureau of Reclamation, Engineering Monograph. (Appeared a LSO as 7th Printing in 1983).
 
Rajaratnam, N. 1968. Hydraulic jumps on rough beds. Trans. Eng. Inst. Canada. 11(A-2): 1-8.
 
Tokyay, N. D. 2005. Effect of channel bed corrugations on hydraulic jumps. In Impacts of Global Climate Change Conference, EWRI. May 15-19. Anchorage, Alaska, USA.
 
Varol, F. A., Cevik, E. and Yüksel, Y. 2009. The Effect of water jet on the hydraulic jump. 13th International Water Technology Conference, IWTC. March 12. Hurghada, Egypt.
 
Yüksel, Y., Günal, M., Bostan, T., Cevik, E. and Celikoglu, Y. 2004. The influence of impinging jets on hydraulic jumps. Process of the Institution of Civil Engineering, Water Manage.
157, 63-76.