بررسی آزمایشگاهی رفتار موج ناشی از باز شدن آنی دریچه کشویی تحت شرایط هیدرولیکی و هندسی مختلف

Experimental investigation of wave behavior originated from sudden opening of vertical sluice gate under different hydraulic and geometric conditions

  • جزئیات
  • خلاصه پژوهش
  • تعریف مسئله
  • اهمیت و ضرورت
  • اهداف
  • توضیحات تکمیلی
  • حمایت‌های موردنیاز
  • فایل‌های پیوست
  • پیام‌ها
  • حامیان پیشنهادیه
:   کاربردی
:  
دکترا
مهندسی کشاورزی
مهندسی آب (آبیاری و زهکشی)
:   12 ماه
:   1399/06/31

 

در پژوهش حاضر پدیده بازشدگی آنی دریچه کشویی  به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می گیرد. آزمایش­ها بر روی یک کانال مستطیلی واقع در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه جیرفت انجام می­گیرد. این کانال از جنس فلز با دیواره­های شفاف پلکسی گلاس می­باشد که امکان مشاهده و ثبت الگوی جریان را در اطراف دریچه فراهم می­کند. کانال مجهز به سیستم چرخش جریان بوده و جریان خروجی از کانال از طریق یک پمپ مجددا به داخل کانال هدایت شده و پس از عبور از کانال به مخزن مستطیلی می­ریزد که لوله مکش پمپ به این مخزن متصل است.

 

دريچه­ها یکی از مهم­ترین سازه­های هیدرولیکی محسوب می­شوند که براي تنظيم و کنترل جريان در مجاری باز مورد استفاده قرار می­گیرند. یکی از پرکاربردترین انواع دریچه­ها، دریچه­ کشویی می­باشد که متشکل از یک صفحه قائم متحرک می­باشد که لبه­های آن می­تواند بر روی شیار ایجاد شده در بدنه کانال بلغزد و به سمت بالا یا پایین حرکت کند. با این کار، می­توان سطح مقطع و در نتیجه مقدار جریان عبوری از زیر دریچه را تنظیم کرد. در صورتی که یک دریچه به صورت ناگهانی باز شود، یک جریان غیر دائمی متغیر سریع شکل می­گیرد که با تغییر سریع عمق جریان همراه است و در نتیجه آن، دو موج شدید ایجاد می­شود که یکی به سمت پایین دست و دیگری به سمت بالادست (امواج مثبت و منفی) حرکت می­کنند. تخمین صحیح میزان افزایش عمق جریان در اثر عبور موج سیلاب می­تواند اطلاعات مهمی را در طراحی کانال­ها از منظر محاسبه ارتفاع آزاد در اختیار مهندسین قرار دهد. این امواج ناشی از بازشدگی ناگهانی دریچه قدرت تخریبی زیادی دارند و می­توانند باعث فرسایش کناره­های مجرا، آسیب به سازه­های آبی موجود در مسیر مجرا، ایجاد خطا در اندازه­گیری جریان و اختلال در امور کشتیرانی شوند. از این رو مطالعه رفتار این امواج در شرایط هیدرولیکی و هندسی مختلف و شناخت پارامترهای موثر بر آن می­تواند کمک بسزائی در کنترل این پدیده داشته باشد.

دریچه‌ها سازه‌هایی هستند که به منظور کنترل و تنظیم دبی جریان ورودی از کانال‌های اصلی به کانال‌های فرعی، دبی ورودی از آبگیرها و رودخانه‌ها، همچنین در سرریزها به منظور افزایش ارتفاع مفید و کنترل جریان به کار می‌روند. از بین انواع دریچه‌ها، دریچه‌های کشویی به دلیل سهولت در ساخت و بهره‌برداری، دارای کاربرد وسیعی در کارهای آبی هستند. از نظر هیدرولیکی جریان در بالادست یک دریچه کشویی زیر بحرانی و در پایین دست آن فوق بحرانی می­باشد.

در اثر باز شدن ناگهانی دریچه یک موج مثبت (موجی که سبب افزایش عمق می­شود) و یک موج منفی (موجی که سبب کاهش عمق می­شود) در کانال شکل می‌گیرد که به ترتیب به سمت پایین دست و بالادست پیشروی می­کنند. موج مثبت معمولاً دارای پیشانی تند و گاهی غلطان بوده و پایدار می­باشد در صورتی که موج منفی ناپایدار بوده و شکل آن نیز با حرکت موج تغییر می­کند. رفتار و مشخصه­های این موج را می­توان با استفاده از معادلات آب­های کم عمق پیش‌بینی کرد. معادلات آب­های کم عمق در واقع از انتگرال‌گیری از معادلات شناخته شده ناویر استوکس در عمق حاصل شده و در آن­ها فرض می­شود که سرعت جریان در عمق ثابت است.

هدف از این تحقیق بررسی آزمایشگاهی رفتار موج سیلاب ناشی از بازشدگی آنی دریچه کشویی تحت شرایط هیدرولیکی و هندسی مختلف می­باشد

حامیان پیشنهادیه:

بدون حامی