بررسی عددی موقعیّت و طول پرش هیدرولیکی در سرریز سرسره‌ای

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 4، دوره 10، شماره 35، اسفند 1396، صفحه 41-50   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مینا روزگار^{* 1}؛ ناصر طالب بیدختی²؛ سید محراب امیری³

¹کارشناسی ارشد سازه های هیدرولیکی دانشگاه شیراز

²استاد گروه آب و محیط زیست دانشگاه شیراز

³استادیار گروه آب و محیط زیست دانشگاه شیراز

تاریخ دریافت: 31 اردیبهشت 1396،  تاریخ بازنگری: 05 خرداد 1396،  تاریخ پذیرش: 05 اسفند 1396 

چکیده

طول پرش هیدرولیکی و موقعیت آن فراسنجهای مهمی هستند که طول حوضچه آرامش را، تحت تاثیر قرار می دهند. همچنین به دلیل هزینۀ فراوانی که صرف ساخت این سازه می­گردد می­بایست برای کاهش طول پرش هیدرولیکی و در نتیجه کاهش طول حوضچه آرامش از تمامی امکانات و روش­ها استفاده کرد. در این تحقیق پرش هیدرولیکی در سرریز سرسره­ای  با استفاده ازنرم­افزار فلوئنت، مورد شبیه­سازی قرار گرفته­است .همچنین، برای حل معادلات حاکمه از روش حجم محدود و برای ارزیابی آشفتگی جریان از الگوی  معیار استفاده شده است. علاوه بر این از شبکه‏بندی منظم در یک شرایط مرزی مشخص استفاده گردیده و روش حجم سیال(VOF) برای حل سطح آزاد جریان به­کار گرفته شده است‏. نتایج به دست آمده نشان دادند که در سرریزهای سرسره­ای با افزایش بده در محدوده معین مورد آزمایش، به ازای شیب ثابت سرریز، طول پرش هیدرولیکی تا حدود 120% افزایش یافته و همچنین با افزایش شیب سرریز در محدودۀ معین مورد آزمایش، به ازای بده ثابت و طول ثابت سرریز، طول پرش هیدرولیکی تا حدود 43% کاهش می­یابد. همچنین نتایج حاصل حاکی از آنند که افزایش بده وشیب هر کدام باعث به تاخیر افتادن مکانی پرش هیدرولیکی می­شود تا جایی که در الگو های در نظر گرفته محل شروع پرش با توجه به شرایط، در محدوده ای به اندازۀ روی شیب تا خارج از حوضچه اتفاق می افتد.

کلیدواژه‌ها

طول پرش هیدرولیکی؛ روش حجم سیال؛ نرم‌افزار فلوئنت

عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation of Hydraulic Jump Length and position in Ogee Chute

نویسندگان [English]

Mina Rouzegari¹؛ Naser Talebbeydokhti²؛ Seyed Mehrab Amiri³

²civil,shiraz

³civil,shiraz

چکیده [English]

One of the most effective strategies for energy dissipation of hydraulic structures is hydraulic jump .The position of hydraulic jump play an important role in design of stilling basin.  In this study, hydraulic jump in ogee spillways were simulated by using fluent software. The governing equations were solved through finite volume method and the standard model was applied for estimating the turbulence flow. The equations were discretized in structured mesh accommodate the well-defined boundaries and the volume of fluid (VOF) method was introduced to solve the complex free-surface problem. The study examined the effect of increasing the discharge and the slope on the hydraulic jump position and lentgh. the results suggest that increasing the slope and discharge caused the spatial delay in hydraulic jump. It was found that in ogee spillway with a constant slope, the hydraulic jump length increases up to 120% when the discharge increases. Additionally, for a certain discharge and a constant length of spillway, increasing the slope of spillway decreases the hydraulic jump length up to 43%.

کلیدواژه‌ها [English]

Hydraulic jump, Ogee spillway, stepped spillway, VOF

مراجع

1)       آصفی، م.، و ع. ضیائی، 1390. شبیه سازی عددی دو بعدی پرش هیدرولیکی روی سطوح شیبدار معکوس همراه با پله در انتها با نرم افزار فلوئنت. ششمین کنگره ملی عمران. سمنان.  1-7.

2)       بدیعزادگان، ر.، ک.، اسماعیلی، ر.، فغفورمغربی، و م.، صانعی، 1390. مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه های آرامش کانال های آبیاری با بستر موجدار. آب وخاک 25

3)       مینایی، ا.، م.، قدسیان، و م.، مهرآیین، 1395. بررسی آزمایگاهی پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش با آستانه پلکانی. عمران مدرس

4)       نیسی، ک. و م.، شفاعی بجستان، 1388. بررسی عمق مزدوج پرش هیدرولیکی تحت تاثیر اجزای زبر کف. دانش اب و خاک 19  

5)       نیسی، ک.، م.، شفاعی بجستان، م.، قمشی، و م.، کاشفی پور، 1392. بررسی مشخصات هیدرولیکی در حوضچه آرامش واگرای ناگهانی با بستر زبر. علوم و مهندسی آبیاری. 37(2). 83-93

6)        Abbaspour, A., Hosseinzadeh Dalir, A., Farsadizadeh, D. and Sadraddi, N. 2009. Effect of sinusoidal corrugated bed on hydraulic jump characteristics. Hydro-environmental Research 3, 109-117

7)        Carvalho, R.F., Lemos, C.M., and Ramos, C.M. 2010. Numerical computation of the flow in hydraulic jump stilling basins. Hydraulic research 46: 739-752.

8)        Chanson, H., and Toombes, L. 2001. Experimental investigation of air entrainment in transition skimming flows down a stepped chute application to embankment overflow stepped spillways.‌‏‏URL:http://www.uq.edu.au/~e2hchans, Research Report No.CE 158, pp. 1-40.

9)        Cherhabil, S. and Debabeche, M. 2016 Experimental study of sequent depths ratios of hydraulic jump in sloped trapezoidal channels. 6 th International Symposium on Hydraulic Structures

10)    Ead, S. and Rajaratnam, N. 2002. Hydraulic jumps on corrugated beds. Hydraulic Engineering ASCE 128(7), 656-663

11)    Farhoudi, j. and Khalili Shayan, H. 2014. Theoretical criterion for stability of free hydraulic jump on adverse stilling basins. Hydraulic Structures 1: 53-66.

12)    French, R. 1987. Open channel hydraulic. McGraw-Hill book company: 89-101

13)    Fluent. Inc\help\index.htm

14)    Gonzalez, A., and Bombardelli, F. 2005. Two-phase flow theory and numerical models for hydraulic jumps, Including air entrainment in Proceedings Of The International Association for Hydraulic Research Vol 1: 28-29.

15)    Gohari, A. and Farhoodi, J. 2009. The characteristics of hydraulic jump on rough bed stilling basins. water engineering for sustainable environment, Vabcouver,British Columbia, pp.9-14

16)    Karbasi, M. 2016.  Estimation of classical jump length teaching-learning based optimization algoritm. J. Mater. Environ. Sci. 7 (8) 2947-2954

17)    Rajaratnam, N. 1968. Hydraulic jump on rough bed. Engineering Institute of Canada 11, 1-8

18)    Sarker, M.A. and Rhodes, D.G. 2002. Physical Modeling and CFD Applied to Hydraulic Jump, Cranfield University Report.

19)    Sarker, M. and Rhodes, D. 2002. Physical Modeling and CFD Applied to Hydraulic Jump.

20)    Tokyay, N. 2005. Effect of channel bed corrugations on hydralic jumps. Global Climate Change Conference, 408-416

21)    Zhao, Q. and Misra, S. Numerical study of a turbulent hydraulic jump. 17th Engineering Mechanics Conference, New York