بررسی تاثیر پروفیل طولی سرریز پلکانی بر استهلاک انرژی جریان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته مقطع کارشناسی‏ارشد، گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

3 گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

4 مربی گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

در سرریز پلکانی، پله‌ها می‌توانند به طور قابل­ملاحظه­ای انرژی جریان را کاهش دهند. هدف از انجام این تحقیق، بررسی و مقایسه میزان استهلاک انرژی در سرریزهای پلکانی برای چند مقطع طولی متفاوت با استفاده از مدل فیزیکی است. برای این منظور آزمایش­ها در کانالی به طول 12 متر و عرض 5/0 متر انجام شد. برای انجام تحقیق از چهار مدل سرریز پلکانی با نسبت­های متفاوت  (h، ارتفاع پله و L، طول پله) معادل: 5/0، 67/0، 1 و 2 از جنس پلکسی گلاس استفاده شد. مقایسه مدل­ها نشان داد میزان افت انرژی در 1 =  بیش­ترین مقدار را دارد. مشخص شد برای 1 ، با افزایش ارتفاع پله­ها، افت انرژی افزایش‌ یافته است و به ازای  ثابت، ضمن افزایش تعداد پله­ها بر میزان استهلاک انرژی نسبی افزوده می­شود، با افزایش پارامتر بی­بعد ، میزان افت انرژی حدود 5% کاهش می­یابد. در نهایت روابطی با درجه سه برای تخمین افت انرژی نسبی استخراج شد که نتایج حاصل از شاخص­های آماری حاکی ازدقت بالای روابط می­باشد. نتایج نشان دادروند تغییرات استهلاک انرژی نسبی تحقیق حاضر با روابط ارایه شده توسط چانسون و فراتینو– پیچی­نی تقریبا مشابه است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation the Effect of Longitudinal Profile of Stepped Spillway on Flow Energy Dissipation

نویسندگان [English]

  • fereshteh Taroumideh 1
  • Ramin Fazloula 2
  • alireza emadi 3
  • mohammad Mirnaseri 4
1 M.Sc. Graduated, Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University.
2 Water Dept., Agricultural Eng. College, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
3 Department of Water Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University,sari,iran
4 Lecturer, Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
چکیده [English]

In a stepped spillway, the steps can considerably reduce the flow energy. The purpose of this study was to investigate and comparing the amounts of energy dissipation in stepped spillways with different longitudinal profiles using physical models. For this purpose the experiments were done in a channel with 12 meters of length, 0.5 meter of width and 0.8 meter of height. For doing this research, the stepped spillways that had plexi glass gender with 4 ratios of = 0.5, 0.67, 1 and 2 was designed and constructed. The results showed that the amount of energy dissipation in  have maximum value, in the other words, when step length and step height be equal causes energy dissipation will be more. The results showed for , increasing height of steps has been increase the energy dissipation. In a constant , the increase in the number of steps Increases relative energy dissipation and increasing dimensionless parameter , reduces energy dissipation almost 5 %. Finally, third degree equations for relative energy dissipation extracted, that the calculated statistical parameters indicate high accuracy of equivalents. The results showed relative energy dissipation in our study was in agreement with Chanson equations and Fratino-Piccinni equations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • flow energy
  • Physical Model
  • Stepped spillway
بینا،م.، سلماسی،ف و موسوی جهرمی،س.ح. 1392. تعیین مرزهای هیدرولیکی رژیم­های جریان ریزشی، غیرریزشی و انتقالی در سرریز­های پلکانی با استفاده از مدل فیزیکی، نشریه دانش آب و خاک. 23. 3: 65-57.

جعفری­نیا،ر و موسوی جهرمی،ح . 1384 .ارزیابی تلفات انرژی در سرریزهای پلکانی در رژیم ریزشی و غیرریزشی. دومین کنفرانس سراسری آبخیزداری و مدیریت منابع آب و خاک، دانشگاه کرمان، 8 ص.

حامدی،ا.، منصوری،ع.، ملک­محمدی،ا.، کتابدار،م و رحمانیان،ح. 1390. بررسی آزمایشگاهی استهلاک انرژی در رژیم جریان تیغه‏ای سرریز­های پلکانی با پله‏های شیب­دار. ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، 8 ص.

حیدری­ارجلو،س.، موسوی جهرمی،س.ح و فرازمند،س. 1387. بررسی هیدرولیک جریان در سرریزهای پلکانی با استفاده از مدل‌های فیزیکی. دومین همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده مهندسی علوم آب، 8 ص.

رسایی،م.، شیر افروس،ع و نادری­راد،ا. 1388. بررسی و مقایسه میزان استهلاک انرژی در سرریزهای پلکانی قبل و بعد از پرش هیدرولیکی با استفاده از مدل آزمایشگاهی. همایش ملی علوم آب، خاک، گیاه و مکانیزاسیون کشاورزی، دانشگاه دزفول، 6 ص.

سلماسی،ف. 1388. اثر تعداد پله­ها بر استهلاک انرژی در سرریز­های پله­ای بر اساس روش جدید طراحی. مجله دانش آب و خاک. 19. 1: 38-27.

سلماسی،ف.، بینا،م و موسوی جهرمی،س.ح. 1382. بررسی آزمایشگاهی افت انرژی جریان از روی سرریزهای پلکانی. ششمین کنفرانس بین­المللی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، 9 ص.

سلماسی،ف و ارونقی،ه. 1392. اثر شیب در استهلاک انرژی جریان از روی سرریز پلکانی. مهندسی آب و محیط زیست ایران. 1. 1: 47-56.

فتحی،ا.، بینا،م و موسوی­جهرمی،ح. 1388. بررسی تاثیر شیب تند آب پایین‌دست تاج بر محل هوا­گیری طبیعی در جریان غیرریزشی در سرریز پلکانی. نشریه آب و خاک )علوم و صنایع کشاورزی(.23. 3: 167-156.

Amador,A., Van der Graaf,G., sanchez- Juny,M.,  Dolz,J., Sanchez- Tembleque,F and Puertas,J. 2004. Characterization of the flow field in a stepped Spillway by PIV. Proc. 12th Symposium., Applications Laser to Fluid Mechanics, Lisbon, Portugal, July 12-15, 10 p.

Azhdary, M. 1997. The hydraulics of flow on stepped ogee-profile spillways. P.H.D thesis, Ottawa, Canada, 76 p.

Chamani,M.R and Rajaratnam,N. 1999. Characteristics of skimming flow over stepped spillways. Journal of Hydraulic Engineering. ASCE. 125 .4: 361-368.

Chanson,H. 1993. Stepped Spillway Flows and Air Entrainment. Department of Civil Engineering. The University of Queensland, St Lucia QLD 4072, Australia, Canadian Journal of Civil Engineering. 20.3: 422-435.

Chanson,H. 1994. Comparison of energy dissipation between nappe and skimming flow regimes on stepped chutes. Journal of Hydraulic Research. 32.2: 213-218.

Chanson,H. 2001. The hydraulics of stepped chutes and spillway. Library of Congress Cataloging in Publication Data, the Netherlands, 231 p.

Chanson,H and Toombes,L. 2001. Experimental investigation of air entrainment in transition andskimming flows down a stepped chute. Department of civil Engineering. The University of Queensland. Research . 158: 1-73.

Chen,Q., Dai,G and Iiu,H. 2002. Volume of fluid model for turbulence numerical simulation of stepped spillway overflow, Journal of hydraulic Engineering. 128.7: 683-688.

Fratino,U and Piccinni,A. 2000. Dissipation efficiency of stepped spillways. Proceedings of the International workshop on Hydraulics of Stepped spillways. IAHR, Zurich, Switzerland, 110 p.

Ohatsu,I and Yasuda,Y. 1998. Flow resistance of skimming flow in stepped channels. Depth of Civil Engineering. Ninon. 130.9: 860-869.

Pegram,G.G.S., Officer,A.K and Mottram,S.R. 1999. Hydraulic of skimming flow on modeled stepped spillways. Journal of Hydraulic Engineering. ASCE 125.5: 500-509.

Rajaratnam,N. 1990. Skimming flow in stepped spillways. Journal of hydraulic Engineering. 116.4: 587-591.

Sorensen,R.M. 1985. Stepped model investigation. Journal of Hydraulic Engineering. 111.12: 1461-1472.

Zaretsky,Y and Korchevsky,V. 1997. Kowsar dam project (Tang-e-Duk). Joint Final Report. International Institute of Geomechanics and Hydrostructures, Moscow, Russia, 150 p.