بررسی مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش با بستر شیب معکوس و آرایش بلوک های میانی متفاوت

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

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

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه

چکیده

     هدف از این تحقیق، بررسی خصوصیات پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش با به ­کارگیری بلوک­ های میانی و شیب معکوس است. در این پژوهش اثر تغییر در آرایش بلوک ­های حوضچه آرامش در شیب های معکوس 6/2، 2/5، 5/7 درصد و حالت افقی انجام شد و نتایج آن با حوضچه آرامش بدون بلوک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بکارگیری بلوک­ ها در حوضچه آرامش، مقدار متوسط نسبت اعماق مزدوج، طول نسبی پرش و انرژی نسبی باقی­ مانده را به ­ترتیب به­ طور متوسط 1/22، 35 و 32 درصد نسبت به پرش کلاسیک کاهش می ­دهد. همچنین کاهش متوسط نسبت اعماق مزدوج، طول نسبی پرش و انرژی نسبی باقی ­مانده در شیب معکوس 60/2 درصد به ­ترتیب به­ طور متوسط 2/72، 2/8 و 5/23 درصد، در شیب معکوس 2/5 درصد به ­ترتیب به­ طور متوسط 5/44، 3/23 و 6/14 درصد و در شیب معکوس 5/7 درصد به ­ترتیب به ­طور متوسط 4/37، 1/42 و 8/32 درصد نسبت به بستر افقی کاهش می ­یابد. نتایج نشان می­ دهد که هر دو عامل شیب معکوس حوضچه آرامش و زبری بستر باعث کاهش طول، نسبت اعماق مزدوج و انرژی نسبی باقیمانده پرش هیدرولیکی می ­شوند. این مسئله موجب می­شود که ساخت حوضچه اقتصادی ­تر شود و کنترل پرش بهتر صورت گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Study of the Characteristics of The Hydraulic Jump in A Stilling Basin with An Adverse Slope and Different Baffle Blocks

نویسندگان [English]

  • Rasoul Daneshfaraz 1
  • Amir Ghaderi 2
  • Shahram Rajjabi 1
1 Departmen of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
2 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

Hydraulic jump is a type of rapidly varying flow that occurs when the flow regime transitions from supercritical to subcritical. In this phenomenon, the flow depth increases rapidly over a short distance, accompanied by high turbulence, which results in significant local energy loss and a marked reduction in flow velocity. Hydraulic jumps are commonly utilized in energy dissipators downstream of various hydraulic structures, such as stilling basins, to enhance the dissipation of flow energy. While substantial research has focused on the performance of stilling basins and the control of hydraulic jumps within them, there has been limited comprehensive study on the characteristics of hydraulic jumps within stilling basins under different adverse slopes and with various baffle block configurations. The present study investigates the impact of baffle blocks with varying shapes and dimensions placed on a horizontal bed, along with three adverse slopes of 2.60%, 5.20%, and 7.55%, positioned downstream of a stepped chute. The primary objective of this study is to examine the relative residual energy and the characteristics of the hydraulic jump, including the variations in jump length, sequent depth ratios, and the percentage reductions in both jump length and sequent depth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stilling basin
  • USBR III
  • Adverse bed
  • Hydraulic jump
  • Residual energy
  • Stepped chute

مراجع

آقا‌مجیدی ر، نوذری ا، "بررسی آزمایشگاهی تاثیر هم­زمان زبری تیزگوشه و شیب مثبت بر روی طول پرش هیدرولیکی در حوضچه­ های آرامش کلاسیک"، فصلنامه علمی و تخصصی مهندسی آب، 1398، 7 (4)، 291-281.
اشکو ز، دهقانی ا، احمدی ا، "بررسی آزمایشگاهی مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش واگرای معکوس با بلوک­ های میانی"، علوم آب و خاک، 1398، 23 (3)، 299 -311. DOI: 10.47176/jwss.23.3.9172
بنی­ طبا س، وحیدپور م، پورعبداله ن، "بررسی اثر زبری ذوزنقه ­ای قائم ­الزاویه و شیب معکوس در حوضچه آرامش بر خصوصیات پرش هیدرولیکی"، تحقیقات مهندسی سازه ­های آبیاری و زهکشی، 1398، 20 (76)، 110-95. DOI: 10.22092/idser.2018.122797.1344
دانشفراز ر، قادری ا، باقری ع. "اثر زاویه و شکل هندسی بلوک‌های شوت مانع‌دار بر میزان استهلاک انرژی جریان"، محیط ­زیست و مهندسی آب، 1402، 9 (2)، 225-240. DOI: 10.22034/ewe.2022.340443.1774  
دستورانی م، روستا ز، عبداللهی سلم‌آباد ز، "بررسی اثر جت زبری نیم ­استوانه‌ای و شیب معکوس بر پرش هیدرولیکی"، مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 1400، 28 (3)، 171-153. DOI: 10.22069/jwsc.2022.19147.3458
صیادی ک، حیدرپور م، قدم ­پور ز، "مطالعه آزمایشگاهی اثر شیب معکوس و پله منفی ابتدایی بر خصوصیات پرش هیدرولیکی"، مجله پژوهش آب ایران، 1400، 15 (4). DOI: 10.22034/iwrj.2021.11163
Abrishami J, Saneie M, “Hydraulic jump in adverse basin slopes”, International Journal of Water Research Engineering, 1994, 2 (1), 51-63.
Abbaspour A, Dalir AH, Farsadizadeh D, Sadraddini AA, “Effect of sinusoidal corrugated bed on hydraulic jump characteristics”, Journal of Hydro-Environment Research, 2009, 3 (2), 109-117.
Chow VT, “Open channel hydraulics”, McGraw-Hill, New York, 1959, 680.
Daneshfaraz R, Ghaderi A, Di Francesco S, Khajei N, “Experimental study of the effect of horizontal screen diameter on hydraulic parameters of vertical drop”, Water Supply, 2021, 21 (5), 2425-2436.
Daneshfaraz R, Bagherzadeh M, Ghaderi A, Di Francesco S, Asl MM, “Experimental investigation of gabion inclined drops as a sustainable solution for hydraulic energy loss”, Ain Shams Engineering Journal, 2021, 12 (4), 3451-3459.
Daneshfaraz R, Rezaie M, Aminvash, Süme V, Abraham J, Ghaderi A, “On the effect of green nonstructural materials on scour reduction downstream of grid dissipators”, AQUA-Water Infrastructure, Ecosystems and Society, 2023, 72 (7), 1344-1357.
Daneshfaraz R, Sadeghi H, Ghaderi A, Abraham JP, “Characteristics of hydraulic jump and energy dissipation in the downstream of stepped spillways with rough steps”, Flow Measurement and Instrumentation, 2024, 96, 102506.
Daneshfaraz R, Sadeghi H, Ghaderi, Abraham JP, “The effect of gabion steps on the hydraulic jump characteristics downstream of stepped spillways”, Water Science, 2024, 38 (1), 128-139.
Ead SA, Rajaratnam N, “Hydraulic jumps on corrugated beds”, Journal of Hydraulic Eng.ineering ASCE, 2002, 128 (7), 656-663.
Varaki ME, Kasi A, Farhoudi J, Sen D, “Hydraulic jump in a diverging channel with an adverse slope”, Iranian Journal of Science and Technology. Transactions of Civil Engineering, 2014, 38 (C1), 111.
Eshkou Z, Dehghani AA, Ahmadi A, “Forced hydraulic jump in a diverging stilling basin using angled baffle blocks”, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE, 2018, 144 (8), 06018004.
Ghaderi A, Abbasi S, “Experimental and numerical study of the effects of geometric appendance elements on energy dissipation over stepped spillway”, Water, 2022, 13 (7), 957.
Ghaderi A, Dasineh M, Aristodemo F, Ghahramanzadeh A, “Characteristics of free and submerged hydraulic jumps over different macroroughnesses”, Journal of Hydroinformatics, 2020, 22 (6), 1554-1572.
Ghaderi A, Dasineh M, Aristodemo F, Aricò C, “Numerical simulations of the flow field of a submerged hydraulic jump over triangular macroroughnesses”, Water, 2021, 13 (5), 674.
Parsamehr P, Hosseinzadeh A, Farsadizadeh D, Abaspour A, Nasresfahani M, “Investigation of hydraulic jump characteristics on rough bed with different density and roughness arrangements”, Journal Water Soil Sci, 2016, 26 (4), 13-24.
Rajaratnam N, “Hyraulic jump on rough bed”, Transaction of the Engineering Institute of Canada, 1968, 11 (2), 1-8.
Rajaratnam N, “Turbulent jets”, Elsevier, 1976.
Rouse H, Siao TT, Nagaratnam S, “Turbulence characteristics of the hydraulic jump”, Journal of Hydraulic Division,1958, 84 (1), 1-30.
Sadeghfam S, Akhtari AA, Daneshfaraz R, Tayfur G, “Experimental investigation of screens as energy dissipaters in submerged hydraulic jump”, Turkish Journal of Engineering & Environmental Sciences, 2014, 38, 126-138.
Stevens JC, “Discussion of the Hydraulic jump in sloping channels”, by C. E. Kindsvater. Trans. ASCE, 1944, (109), 1154-1187.
Tokyay ND, “Effect of channel bed corrugations on hydraulic jumps”, In Impacts of Global Climate Change, 2005, (pp. 1-9).
Tiwari HL, Goel A, “Effect of end sill in the performance of stilling basin models”, American Journal of Civil Engineering and Architecture, 2014, 2 (2), 60-63.
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
دوره 54، شماره 116 - شماره پیاپی 116
پاییز 1403
آذر 1403
صفحه 25-36

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار