بررسی آزمایشگاهی آبشستگی و میدان جریان جتهای دیواره ای و برخوردی مستغرق

پایان نامه
چکیده

بررسی آبشستگی ایجاد شده توسط جتها یکی از موضوعات بسیار مهم در طراحی سدها و سازه های تخلیه کننده سدها می باشد. تا به حال تحقیقات بسیاری در مورد آبشستگی ایجاد شده توسط این نوع جریانها (جتها) انجام شده است و بررسی تاثیر بسیاری از پارامترها از جمله عمق پایاب، ارتفاع ریزش، سرعت جت و خصوصیات هندسی جت و خصوصیات رسوب بر ابعاد حفره آبشستگی انجام شده است. در تحقیق حاضر به بررسی اثر غیر یکنواختی مصالح بر ابعاد حفره ایجاد شده توسط جتهای ریزشی می پردازیم. در مورد جتهای دیواره-ای اثر پارامترهای تاثیرگذار بر ابعاد حفره آبشستگی از جمله عمق پایاب، زاویه جت، عدد فرود مصالح زاویه جت دیواره ای بر ابعاد حفره آبشستگی بررسی شد. برای بررسی حفره آبشستگی ایجاد شده توسط جتهای دیواره ای و برخوردی همزمان، تاثیر پارامترهای مختلف مانند: محل قرارگیری جت برخوردی، عدد فرود مصالح جت برخوردی و جت دیواره ای، عمق پایاب بررسی شد. در فصل آخر این رساله بررسی آماری آشفتگی نزدیک کف حفره ایجاد شده توسط جتهای دیواره ای افقی و مایل انجام می شود و تاثیر زاویه جت و عمق پایاب بر آشفتگی نزدیک کف حفره ایجاد شده توسط این نوع جتها انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد که در جتهای ریزشی، با استفاده از قطری که 90% مصالح از آن درشت تر باشند در عدد فرود مصالح، همبستگی بهتری بین ابعاد حفره آبشستگی و عدد فرود مصالح ایجاد می شود به بیان دیگر عدد فرود مصالح اثر غیریکنواختی مصالح را نیز درون خود دارد. با حذف پارامترهایی از جمله نسبت ارتفاع ریزش به قطر مصالح و ضریب غیر یکنواختی مصالح از روابط مستخرج برای پیش بینی ابعاد حفره آبشستگی تاثیر چندانی در دقت روابط موجود ایجاد نمی شود که نشان دهنده این واقعیت است که این پارامترها در درجه دوم اهمیت نسبت به سایر پارامترها قرار دارند. برای تخمین ابعاد حفره آبشستگی ایجاد شده توسط جتهای ریزشی روابطی مناسب و ساده ارایه شد که نسبت به روابط پیشین ارایه شده از دقت بیشتری برخودار است همچنین برای تخمین ابعاد حفره آبشستگی ناشی از جتهای ریزشی در طبیعت نیز دقت بیشتری نسبت به روابط پیشین دارد. نتایج آزمایشات انجام شده در مورد اثر زاویه جت دیواره ای بر ابعاد حفره آبشستگی نشان می دهد که در شرایطی که عمق پایاب زیاد می باشد با افزایش زاویه جت دیواره ای، ابعاد حفره آبشستگی کاهش می یابد. در شرایطی عمق پایاب کم می باشد حفره آبشستگی مشاهده شده از دو حفره آبشستگی متصل به هم تشکیل شده که عمق حفره آبشستگی دوم با افزایش زاویه جت روندی کاهشی- افزایشی دارد که مرز آن زاویه ? 10 می باشد. با افزایش عمق پایاب ابعاد حفره آبشستگی نیز روندی کاهشی افزایشی دارد و با افزایش زاویه جت عمق پایاب حدی افزایش می یابد. با افزایش عدد فرود جت دیواره ای افقی و مایل ابعاد حفره آبشستگی افزایش می یابد. نتایج آزمایشات انجام شده توسط جتهای دیواره ای و برخوردی همزمان نشان می دهد که با افزایش عمق پایاب عمق و عرض حفره آبشستگی کاهش می یابد در حالی که طول و محل قرارگیری انتهای برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی افزایش می یابد. با افزایش فاصله جت برخوردی تا دیواره بالادست عمق و عرض حفره آبشستگی کاهش می یابد در حالی که طول حفره آبشستگی و فاصله قرارگیری انتهای برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی تا دیواره بالادست کانال افزایش می یابد. در مطالعات انجام شده در مورد میدان جریان جتهای دیواره ای افقی و مایل پروفیلهای بی بعد شده سرعت جریان و نوسانات آن در طول کانال ارایه شد. نتایج بررسی های آماری آشفتگی نزدیک کف نشان داد که در درون حفره آبشستگی احتمال ایجاد پدیده های جاروبی و بیرون رانی بیشتر از پدیده های اندرکنش رو به بیرون و رو به داخل می باشد. برروی برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی احتمال ایجاد پدیده های اندرکنش رو به بیرون و رو به داخل نسبت به پدیده های جاروبی و بیرون رانی بیشتر می باشد. در محل حداکثر عمق حفره آبشستگی تنشهای رینولدز وارد بر کف بیشترین مقدار را دارند در حالی که بر روی تاج برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی بیشترین تنش رینولدز منفی در طول حفره آبشستگی مشاهده می شود. همبستگی های درجه 3 نشان می دهد که در محل حداکثر عمق حفره آبشستگی پدیده جاروبی حاکم می باشد و بیشترین انتقال مومنتم بسمت کف حفره در این ناحیه مشاهده می شود. بر روی برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی پدیده اندر کنش رو به داخل حاکم می باشد و بر روی تاج برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی انتقال مومنتم به سمت کف و دیواره بالادست می باشد. پایداری پدیده ها نسبت به احتمال تبدیل آنها به یکدیگر بیشتر می-باشد. در محل حداکثر عمق حفره آبشستگی بیشترین اختلاف بین پایداری پدیده های عامل آبشستگی بیرون رانی و جاروبی) با پدیده های اندرکنش رو به بیرون و رو به داخل وجود دارد. کمترین زاویه اعمال پدیده های بیرون رانی و جاروبی در محل حداکثر عمق حفره آبشستگی مشاهده شد در حالی که بیشترین زاویه اعمال این پدیده ها در محل حداکثر برآمدگی تشکیل شده در انتهای حفره آبشستگی ایجاد می شود.

منابع مشابه

بررسی آزمایشگاهی الگوی جریان و آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه پل با حضور صفحه‌ی مستغرق متصل به آن

تاکنون تحقیقات زیادی در خصوص شناخت مکانیزم آبشستگی، کنترل و کاهش آن در محل پایه و تکیه‌گاه پل‌ها انجام شده است. البته مطالعات انجام شده در خصوص تکیه‌گاه کمتر بوده و تمرکز تحقیقات بیشتر بر روی پایه‌ی پل‌ها بوده است. همچنین در دو دهه‌ی گذشته صفحات مستغرق جهت تثبیت بستر و حفاظت سواحل رودخانه‌ها، کاهش فرسایش سواحل در محل قوس رودخانه و نیز برای جلوگیری از ورود رسوبات بار بستر رودخانه به سازه‌های آبگ...

متن کامل

بررسی آزمایشگاهی تاثیر پره‌های مستغرق درکاهش آبشستگی اطراف تکیه‌گاه پل

پایه­ها و تکیه­گاه­های جانبی پل در عرض رودخانه باعث تغییر الگوی جریان آب و در نتیجه موجب ایجاد آبشستگی موضعی در اطراف این سازه­ها می­شوند. این امر یکی از دلیل اصلی شکست پل­ها می­باشد. سازه­های مختلفی را می­توان برای تغییر الگوی جریان در اطراف تکیه­گاه پل استفاده نمود که از جمله آن استفاده از پره­­های مستغرق می­باشد. در این تحقیق، به بررسی اثر این سازه در کاهش آبشستگی موضعی اطراف تکیه­گاه پل با ...

متن کامل

بررسی آزمایشگاهی تغییرات زمانی پروفیل آبشستگی پائین‌دست جت افقی مستغرق

هر ساله هزینه­های سنگینی برای کنترل و جلوگیری از تخریب­ ناشی از آبشستگی در پایین دست سازه­های آبی صرف می­شود. از این­رو  پدیده آبشستگی در سازه­ها بسیار حائز اهمیت است و پیش­بینی آن قبل از ساخت سازه امری ضروری برای هر طرحی می­باشد. گسترش این پدیده می­تواند پایداری سازه را به خطر اندازد ضمن اینکه تجمع مواد فرسایش­یافته با تغییر رقوم پایاب بر عملکرد خروجی سازه­ تأثیر می­گذارد. در این مقاله نت...

متن کامل

بررسی آزمایشگاهی تأثیر شکل صفحات مستغرق بر آبشستگی پایه پل

صفحات مستغرق سازه­های مستطیلی نازکی هستند که به لحاظ داشتن زاویه با جهت جریان ناحیه پر فشار و کم فشار در دو طرف آن­ها ایجاد می­شود. این سازه­ها باعث ایجاد گرداب ثانویه و تغییر الگوی جریان در کف رودخانه و در نتیجه تغییر روند انتقال رسوب و فرسایش می­شوند. عملکرد صفحات مستغرق در کاهش آبشستگی پایه پل و حرکت رسوب از اطراف صفحات، که به­علت ایجاد جریان رو به پایین در جلوی آن­ها به­وجود می­آید، تحت تأث...

متن کامل

مطالعه آزمایشگاهی تأثیر زاویه برخورد جریان در آبشستگی زیر لوله‌های مستغرق

خطوط لوله عبوری از دریاها و رودخانه­ها به­عنوان وسیله­ای برای انتقال سیال (نفت، گاز، آب، فاضلاب) دارای اهمیت ویژه­ای است زیرا پیامد­هایی از قبیل تغییر دادن الگوی جریان و افزایش آشفتگی و تشدید تنش برشی بستر در اطراف خود را در پی دارند و این تغییرات سبب ایجاد حفره­ آبشستگی در زیر لوله می­شود. وقوع حفره آبشستگی در زیر لوله­ها منجر به ناپایداری و حتی شکست لوله ودر نهایت موجب خسارات اقتصادی و زیست م...

متن کامل

مطالعه آزمایشگاهی الگوی جریان و آبشستگی اطراف آبشکن سرسپری مستغرق جاذب و دافع

در این مقاله به بررسی آزمایشگاهی الگوی جریان و آبشستگی اطراف آبشکن سرسپری مستغرق، جاذب و دافع در مسیر مستقیم پرداخته شده است. در اندازه¬گیری سرعت های سه بعدی و توپوگرافی بستر به¬ترتیب از دستگاه vectrino+ و point gage استفاده شد. سرعت های سه بعدی در حالت بستر تخت اندازه¬گیری شده اند. میدان جریان در مقاطع عرضی و پلان¬های افقی مختلف ترسیم و الگوی جریان مورد بررسی قرار گرفت. حداکثر آبشستگی آبشکن جا...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده عمران و محیط زیست

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023