پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 419 |
| تعداد مقالات | 5,514 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,253,207 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,422,911 |
بررسی خصوصیات جریان و پارامترهای فشار پرش هیدرولیکی آزاد و مستغرق در حوضچه‌های آرامش USBR | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| مقاله 2، دوره 53، شماره 10، دی 1400، صفحه 4125-4142 اصل مقاله (2.38 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2020.17791.6676 | ||
| نویسندگان | ||
| سید نصراله موسوی1؛ داود فرسادی زاده* 2؛ فرزین سلماسی3؛ علی حسین زاده دلیر2 | ||
| 1کارشناس آزمایشگاه هیدرولیک، دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز | ||
| 2استاد گروه مهندسی آب، دانشگاه تبریز | ||
| 3دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه تبریز | ||
| چکیده | ||
| در این تحقیق، خصوصیات جریان و پارامترهای فشار در پرش هیدرولیکی در یک فلوم آزمایشگاهی بررسی شده است. نتایج حاصل برای اعداد فرود اولیه مختلف (Fr1) در پایین‌دست سرریز اوجی در کف حوضچه آرامش نوع دو USBR با حوضچه‌های نوع یک USBR مقایسه شده است. ابعاد سرریز اوجی شکل و حوضچه آرامش، بر اساس معیارهای USBR طراحی شده‌اند. داده‌های فشار نقاط واقع در کف حوضچه با استفاده از مبدل‌های فشار با بسامد 20 هرتز ثبت شده‌اند. پارامترهای آزمایشگاهی شامل عمق و سرعت جریان در موقعیت‌های ابتدا و انتهای پرش آزاد (Y1، Y2، V1، و V2)، و پرش مستغرق (Y3، Yt، V3، و Vt) اندازه‌گیری شدند. در تحقیق حاضر، پارامترهای بی‌بعد راندمان استهلاک انرژی (εt)، ارتفاع نظیر فشار متوسط (Ψ*X)، انحراف معیار نوسانات فشار (Φ*X)، ضریب حداکثر نوسان فشارهای مثبت (CP+)، ضریب حداکثر نوسان فشارهای منفی (CP‒)، ضریب کل نوسانات فشار (CP) و ضریب چولگی (Ad) بررسی شدند. مقادیر پارامترهای فشار تابع Fr1، موقعیت نقطه (Γ*X) و درجه استغراق (S) هستند. نتایج نشان داد که با کاهش مقادیر Fr1، پارامتر εt کاهش می‌یابد. پارامتر Φ*Xmax در حوضچه نوع دو USBR در مقایسه با حوضچه‌های نوع یک در پرش آزاد، در حدود 30 درصد کاهش می‌یابد. کاهش مقادیر Φ*Xmax در پرش مستغرق با S=1/4 در مقایسه با پرش آزاد، در حدود 29 درصد است. مقادیر ضرایب CP+max و |CP‒|maxدر پرش مستغرق با S=1/4در مقایسه با پرش آزاد، به طور متوسط به ترتیب برابر با 15 و 17 درصد کاهش می‌یابند. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| انحراف معیار نوسانات فشار؛ حوضچه آرامش USBR؛ درجه استغراق؛ سرریز اوجی؛ ضرایب فشار | ||
| موضوعات | ||
| سازه های هیدرولیکی؛ هیدرولیک | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigation of Flow Characteristics and Pressure Parameters of Free and Submerged Hydraulic Jumps in USBR Stilling Basins | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Seyed Nasrollah Mousavi1؛ Farsadizadeh Davood2؛ Farzin Salmasi3؛ Ali Hosseinzadeh Dalir2 | ||
| 1Hydraulic Lab Expert, Water engineering Department, Tabriz University, Iran | ||
| 2Prof., Dept. of Water Eng., Faculty of Agric., Univ. of Tabriz, Iran | ||
| 3Assoc. Prof., Dept. of Water Eng., Faculty of Agric., Univ. of Tabriz, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, flow characteristics and pressure parameters of hydraulic jumps have been investigated in a laboratory flume. The results for different incident Froude numbers (Fr1), at the downstream of an Ogee spillway on a typified USBR II stilling basin bed were compared with the USBR Type I basins. Dimensions of the Ogee spillway and stilling basin were designed according to the USBR criteria. The pressure data of the points on the basin bed were recorded using pressure transmitters with 20 Hz frequency. Experimental parameters, including flow depths and velocities at the beginning and endpoint of free jumps (Y1, Y2, V1 and V2), and submerged jumps (Y3, Yt, V3 and Vt) were measured. In the present study, dimensionless parameters of energy dissipation efficiency (εt), mean pressure head (Ψ*X), the standard deviation of pressure fluctuations (Φ*X), maximum positive pressure fluctuation coefficient (CP+), maximum negative pressure fluctuation coefficient (CP‒), total pressure fluctuation coefficient (CP) and skewness coefficient (Ad) were investigated. Pressure parameters are dependent on Fr1, the dimensionless position (Γ*X), and the submergence degree (S). The results showed that by reducing the Fr1 values, the εt parameter decreases. The Φ*Xmax value in the USBR Type II basin decreases around 30% compared to the Type I basins in free jumps. The reduction of Φ*Xmax values in the submerged jump with S=1.4 is about 29% than free jumps. The CP+max and |CP‒|max coefficients in the submerged jump with S=1.4 in comparison with free jumps decrease about 15 and 17%, respectively. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Ogee spillway, Pressure coefficients, Standard deviation of pressure fluctuations, Submergence degree, USBR stilling basin | ||
| مراجع | ||
|
[1] J.W. Toso, C.E. Bowers, Extreme pressures in hydraulic-jump stilling basins, Journal of Hydraulic Engineering, 114(8) (1988) 829-843.
[2] E.D. Teixeira, E.F.T. Neto, L.A.M. Endres, M.G. Marques, Analysis of pressure fluctuations near the bed in hydraulic jump dissipation basins, in: In Proceedings of Brazilian Dam Committee, XXV Large Dams National Seminar, Salvador, Brazil, 12–15 October (2003), pp. 188-198 (in Portuguese).
[3] V. Fiorotto, A. Rinaldo, Turbulent pressure fluctuations under hydraulic jumps, Journal of Hydraulic Research, 30(4) (1992a) 499-520.
[4] V. Fiorotto, A. Rinaldo, Fluctuating uplift and lining design in spillway stilling basins, Journal of Hydraulic Engineering, 118(4) (1992b) 578-596.
[5] A. Pinheiro, Hydrodynamic actions in thresholds for energy dissipation basin by hydraulic jumps, Submitted for the Doctor of Civil Engineering Degree, Technical University of Lisbon, Portugal (1995) (in Portuguese).
[6] Z.-m. Yan, C.-t. Zhou, S.-q. Lu, Pressure fluctuations beneath spatial hydraulic jumps, Journal of Hydrodynamics, 18(6) (2006) 723-726.
[7] E.F.T. Neto, M.G. Marques, Analysis of the pressure field in a submerged hydraulic jump downstream of a sluice gate, Brazilian Journal of Water Resources (RBRH) 13(4) (2008) 55-68 (in Portuguese).
[8] A.A.M. Alves, Characterization of hydrodynamic forces in dissipation basins under hydraulic jumps with low Froude number, Institute for Hydraulic Research. Federal University of Rio Grande do Sul, Porto Alegre (2008) (in Portuguese).
[9] C.K. Novakoski, E. Conterato, M. Marques, E.D. Teixeira, G.A. Lima, A. Mees, Macro-turbulent characteristcs of pressures in hydraulic jump formed downstream of a stepped spillway, Brazilian Journal of Water Resources (RBRH) 22(42) (2017) 1-8.
[10] M. Karimi, S.M. Jahromi, M. Shafai-Bajestan, Investigation of pressure fluctuations in hydraulic jump at sudden expansion of stilling basin, Amirkabir J. Civil Engineering., 49(2) (2017) 79-81.
[11] S. Dey, A. Sarkar, Characteristics of turbulent flow in submerged jumps on rough beds, Journal of engineering mechanics, 134(1) (2008) 49-59.
[12] A. Habibzadeh, M. Loewen, N. Rajaratnam, Performance of baffle blocks in submerged hydraulic jumps, Journal of Hydraulic Engineering, 138(10) (2012) 902-908.
[13] A. Habibzadeh, M.R. Loewen, N. Rajaratnam, Mean flow in a submerged hydraulic jump with baffle blocks, Journal of Engineering Mechanics, 140(5) (2014) 1-15.
[14] M. de Dios, F.A. Bombardelli, C.M. García, S.O. Liscia, R.A. Lopardo, J.A. Parravicini, Experimental characterization of three-dimensional flow vertical structures in submerged hydraulic jumps, Journal of hydro-environment research, 15 (2017) 1-12.
[15] V. Jesudhas, R. Balachandar, V. Roussinova, R. Barron, Turbulence characteristics of classical hydraulic jump using DES, Journal of Hydraulic Engineering, 144(6) (2018) 1-15.
[16] N. Pourabdollah, M. Heidarpour, J. Abedi Koupai, Characteristics of free and submerged hydraulic jumps in different stilling basins, in: Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Water Management, Thomas Telford Ltd, (2019), pp. 1-11.
[17] F. Kazemi, S.R. Khodashenas, H. Sarkardeh, Experimental study of pressure fluctuation in stilling basins, International Journal of Civil Engineering, 14(1) (2016) 13-21.
[18] R. Padulano, O. Fecarotta, G. Del Giudice, A. Carravetta, Hydraulic design of a USBR Type II stilling basin, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 143(5) (2017) 1-9.
[19] A. Habibzadeh, S. Wu, F. Ade, N. Rajaratnam, M. Loewen, Exploratory study of submerged hydraulic jumps with blocks, Journal of Hydraulic Engineering, 137(6) (2011) 706-710.
[20] M.G. Marques, J. Drapeau, J.-L. Verrette, Pressure fluctuation coefficient in a hydraulic jump, Brazilian Journal of Water Resources (RBRH), 2(2) (1997) 45-52 (in Portuguese).
[21] M. Marques, F. Almeida, L. Endres, Non-dimensioning of mean pressures in hydraulic jump dissipation basins, in: Xiii Brazilian Symposium on Water Resources, (1999) (in Portuguese).
[22] W.H. Hager, B-jump in sloping channel, Journal of Hydraulic Research, 26(5) (1988) 539-558.
[23] USBR, Spillways, in: Design of small dams, 3rd ed., US Department of the Interior, Bureau of ReclamationWashington, USA,, (1987), pp. 339–437.
[24] H. Chanson, R. Carvalho, Hydraulic jumps and stilling basins, in: Energy Dissipation in Hydraulic Structures; Chanson, H., Ed.; CRC Press: Leiden, The Netherlands, (2015), pp. 65-104.
[25] A.J. Peterka, Hydraulic design of stilling basins and energy dissipators, 8th ed., U.S. Dept. of the Interior, Bureau of Reclamation: Denver, Colorado, USA,, (1984).
[26] R. Lopardo, R. Henning, Effects of the inflow conditions at the hydraulic jump on the bed instantaneous pressures, in: Latin American Hydraulic Congress, (1986), pp. 116-127 (in Spanish).
[27] R. Lopardo, C. Fattor, M. Lopardo, J. Casado, Instantaneous pressure field on a submerged jump stilling basin, Hydraulics of dams and river structures. London: AA Balkema, (2004) 133-138. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 862 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,138 |
||