javad ahadiyan
-
هدف
باتوجه به اهمیت حوضچه های آرامش و پرهزینه و زمان بر بودن مدل های آزمایشگاهی، به کارگیری مدل های عددی جهت شبیه سازی پدیده در موقعیت های مختلف و کاهش هزینه و زمان تاثیر زیادی دارند؛ بنابراین در این تحقیق شبیه سازی عددی پرش هیدرولیکی نامتقارن در مقاطع واگرای ناگهانی و تاثیر به کارگیری سیستم بیم های متقاطع در پایداری پرش به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار Flow-3D انجام شده است.
روش پژوهش:
در این تحقیق پرش هیدرولیکی در کانال مستطیلی با مقطع واگرای ناگهانی با نسبت واگرایی (B=b1/b2=0.67) و به کارگیری سیستم بیم های متقاطع به عنوان زبری جهت کنترل پرش هیدرولیکی نامتقارن نوع S که با ایجاد ضربه های مواج موجب فرسایش کف و دیواره فلوم می گردد و با مدل سازی با نرم افزار Flow-3D به صورت سه بعدی شبیه سازی گردید. مشخصات پرش هیدرولیکی با بررسی سرعت درکف و تعیین سه ترکیب بندی مختلف از سیستم بیم های متقاطع با متغیرهایی شامل فاصله سیستم بیم ها از مقطع واگرا، زاویه سیستم بیم ها با کف کانال، تعداد و ضخامت بیم ها در درصدهای مختلف عمق پایاب مرجع مورد بررسی قرار گرفت.
یافته هانتایج حاصل از شبیه سازی های عددی با تایید نتایج آزمایشگاهی نشان داد که به کارگیری سیستم زبری کف با استفاده از بیم های متقاطع در تعداد و زوایای مختلف و پس از دریافت بهینه ترکیب بندی با استفاده از روابط ضرایب سرعت، در همه عمق های پایاب مورد آزمایش، باعث پایداری و حذف موج های نامتقارن و جریان برگشتی در پرش نامتقارن نوع S می گردد. همچنین با استفاده از سیستم زبری با بیم های متقاطع، بیشترین افت نسبی انرژی در مقاطع و عمق های پایاب مختلف مورد آزمایش برای ترکیب بندی 1، 2 و 3 به ترتیب برابر با 06/36، 67/74 و 6/78 درصد محاسبه گردید. در بررسی پروفیل سطح آب در سه ترکیب بندی بیم های متقاطع، ترکیب بندی 1 (C1) روند منظم تری در توزیع عمق جریان در مقطع عرضی کانال و در مقاطع 3/0 تا 2 متر از انتهای سیستم سازه ای دارد. در بررسی خروجی از شبیه سازی مدل برای بار آبی کل (THH) و نقطه انتهای استهلاک انرژی یا پرش هیدرولیکی (j * Γ) در ترکیب بندی C1، این نقطه بعد از بیم سوم (N=5) تشخیص داده شد که جریان پس از عبور از رو و زیر آن با خطوط متمرکزی امتدادیافته است.
نتیجه گیریبر اساس شاخص بار آبی کل و کنترل استهلاک انرژی، شرایط ترکیب بندی C1 قابلیت کنترل استهلاک درون سیستم سازه و قبل از خروج جریان از سیستم سازه زبری با بیم های متقاطع را در شرایط مطلوب تری داراست.
کلید واژگان: استهلاک انرژی، پرش هیدرولیکی، بیم متقاطع، FLOW-3D، موج نامتقارنObjectiveThe main goal is to understand better the hydraulic jump mechanism in the sudden expansion channel and investigate the cross-beam system's effect as a roughness for the control and stability of the hydraulic jump.
MethodIn this study, the hydraulic jump in a rectangular channel with a sudden diverging section (with a divergence ratio of B=b1/b2=0.67B=b1/b2=0.67) was simulated using a cross-beam system as roughness to control an asymmetric S-type hydraulic jump. This type of jump generates wave impacts that cause flume bed and wall erosion. The simulation was conducted three-dimensionally using the Flow-3D software. The hydraulic jump characteristics were examined by analyzing the velocity at the bed and evaluating three different configurations of the cross-beam system. Variables included the distance of the beam system from the diverging section, the angle of the beams relative to the channel bed, and the number and thickness of the beams at various percentages of the reference tailwater depth.
ResultsThe results of the numerical simulations, validated by experimental data, demonstrated that using a floor roughness system with cross-beams in various numbers and angles—after optimizing the configuration using velocity coefficient relationships—stabilized and eliminated asymmetric waves and reverse flow in the S-type hydraulic jump across all tested tailwater depths. The cross-beam roughness system also resulted in the highest relative energy loss for configurations 1, 2, and 3, calculated at 36.06%, 74.67%, and 78.6%, respectively, across different sections and tailwater depths. In analyzing the water surface profile for the three cross-beam configurations, configuration 1 (C1) exhibited a more uniform distribution of flow depth in the channel's cross-section, particularly in the sections 0.3 to 2 meters from the end of the structural system. For the total hydraulic head (THH) and the energy dissipation endpoint (or hydraulic jump, j∗Γj∗Γ) in configuration C1, this point was identified after the third beam (N=5). The flow extended with concentrated lines after passing over and under the beams.
ConclusionsBased on the total hydraulic head index and energy dissipation control, configuration C1 demonstrated superior capability in controlling energy dissipation within the structural system before the flow exited the cross-beam roughness system.
Keywords: Energy Dissipation, Hydraulic Jump, Cross Beam, FLOW-3D Model, Asymmetric Wave -
سرریز جانبی یک سازه پرکاربرد است که از آن برای روگذری جریان در مسیل ها و کانال ها استفاده می گردد. در این تحقیق با معرفی نوع جدیدی از سرریزهای جانبی تحت عنوان سرریز جانبی لولایی (گونه ای از سرریزهای لبه تیز مایل) با آستانه، به بررسی ضریب دبی و راندمان آن پرداخته شد. آزمایش ها در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز صورت گرفت. عملکرد مدل های PSW (سرریز جانبی لولایی با آستانه جریان و کناره های سرریز باز)، PSW-C (مدل سرریز جانبی لولایی با آستانه و کناره های سرریز بسته) و PSW-HC (مدل سرریز جانبی لولایی با کناره ابتدایی باز و انتهای بسته) نسبت به مدل شاهد R (سرریز جانبی لبه تیز قائم مستطیلی) در مقابل عدد فرود انتهای بالادست جریان در محدوه 3/0 تا 54/0 به ازای یک نسبت عمق بالادست به ارتفاع سرریز ثابت و تحت زوایای بازشدگی 30، 45 و 60 درجه رو به کانال اصلی بررسی گردید. نتایج نشان داد که مدلهای معرفی شده در این تحقیق نسبت به مدل شاهد بهینه تر بوده و ضریب دبی و راندمان بیشتری خواهند داشت. محاسبات نشان داد که در مدل های اصلی، ضریب دبی تا 80 و راندمان تا 70 درصد نسبت به مدل شاهد افزایش خواهد یافت. همچنین در مقایسه مدل های اصلی با یکدیگر مشاهده گردید که مقدار ضریب دبی و راندمان مدل PSW-HC به طور میانگین در حدود 7 و 5 درصد نسبت به مدل PSW و 22 و 8 درصد نسبت به مدل PSW-C افزایش یافته است.کلید واژگان: آستانه سرریز، راندمان، سرریزهای جانبی، سرریزهای لولایی، ضریب دبیThe side weir is a widely used structure for the diversion of flow in channels and waterways. In this study, a new type of side weir, referred to as the pivot side weir (a type of inclined sharp-crested weir) with a sill, was introduced to investigate its discharge coefficient and efficiency. The experiments were conducted in the hydraulic laboratory of the Faculty of Water Engineering at Shahid Chamran University of Ahvaz. The performance of the models PSW (pivot side weir with a sill and open overflow sides), PSW-C (pivot side weir with closed overflow sides), and PSW-HC (pivot side weir with an open upstream side and closed downstream end) was evaluated against the control model R (rectangular sharp-crested side weir) in relation to the upstream Froude number ranging from 0.3 to 0.54, under a constant ratio of upstream depth to weir height and at opening angles of 30, 45, and 60 degrees towards the main channel. The results indicated that the models introduced in this study were more efficient than the control model, exhibiting higher discharge coefficients and efficiencies. Calculations showed that in the primary models, the discharge coefficient increased by up to 80% and efficiency by up to 70% compared to the control model. Furthermore, when comparing the primary models with each other, it was observed that the average discharge coefficient and efficiency of the PSW-HC model increased by approximately 7% and 5%, respectively, compared to the PSW model, and by 22% and 8% compared to the PSW-C model.Keywords: Weir Sill, Efficiency, Side Weirs, Pivot Weirs, Discharge Coefficient
-
نشریه رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط زیست، سال سوم شماره 2 (پیاپی 6، پاییز و زمستان 1403)، صص 72 -88در این پژوهش ضریب دبی و راندمان مدل سرریز جانبی لولایی با آستانه جریان تحت زوایای بازشدگی مختلف رو به کانال جانبی مورد بررسی واقع شد. مدل سرریز ساخته شده در این پژوهش از یک بخش آستانه با زاویه قائم ثابت و یک بخش لولایی مایل با قابلیت تغییر زاویه تشکیل شده است. آزمایش ها در فلومی به طول 12 متر و عرض و ارتفاع مشابه 80 سانتی متر صورت پذیرفت و عملکرد سه مدل با نسبتهای 1/5، 1 و 0/75 مورد بررسی قرار گرفته و ضریب دبی و راندمان آنها محاسبه گردید. با توجه به نتایج آزمایشگاهی مشاهده گردید که برای تمام اعداد فرود بالادست، با افزایش زاویه بازشدگی رو به کانال جانبی، ضریب دبی مدل های مختلف به طور میانگین در حدود 30 تا 60 % و راندمان در حدود 20 تا 45 % نسبت به مدل شاهد (سرریز مستطیلی لبه تیز قائم) افزایش خواهد یافت. در ادامه یک رابطه خطی به منظور محاسبه ضریب دبی مدل های آزمایشگاهی به دست آورده شد. R^2 این رابطه برابر با 0.72 و مقادیر خطای NRMSE و WQD برای آن به ترتیب 0.6 و 0.02 محاسبه شدند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که بازشدگی مدل رو به کانال جانبی تحت زوایای مختلف منجر به افزایش ضریب دبی و راندمان سرریز شده و بر عملکرد سرریز جانبی لولایی تاثیر مثبت خواهد داشت. با صحت سنجی رابطه خطی حاصل شده در این پژوهش، در مجموع میتوان چنین نتیجه گرفت که معادله مذکور از دقت مناسبی برخوردار می باشد.کلید واژگان: آستانه سرریز، جریان متغیر مکانی، راندمان، سرریزهای جانبی، سرریزهای لولایی، ضریب دبیIn this research, the flow coefficient and efficiency of the pivot side weir with the flow threshold under different opening angles towards the side channel were investigated. The weir model built in this research consists of a threshold part with a fixed right angle and an inclined hinge part with the ability to change the angle. the performance of three models with a ratio of 1.5, 1 and 0.75 were examined and their flow coefficient and efficiency were calculated. According to the laboratory results, it was observed that for all the numbers of the upstream landing, with the increase of the opening angle towards the side channel, the discharge coefficient of different models is on average about 30 to 60% and the efficiency is about 20 to 45% compared to the control model. rectangular weir with a sharp vertical edge) will increase. Next, a linear relationship was obtained in order to calculate the flow coefficient of the laboratory models. R^2 of this relationship is equal to 0.72 and the NRMSE and WQD error values for it were calculated as 0.6 and 0.02, respectively. The results of this research showed that the opening of the model facing the side channel under different angles leads to an increase in the flow coefficient and weir efficiency and will have a positive effect on the performance of the pivot side weir. By verifying the accuracy of the linear relationship obtained in this research, it can be concluded that the mentioned equation is accurate.Keywords: Weir Threshold, Spatially Varied Flow, Efficiency, Side Weirs, Pivot Weirs, Discharge Coefficient
-
قرارگیری سیستم جت در تقابل و تقاطع با جریان آب پایین آمده از سرریز اوجی پس از مقطع واگرای ناگهانی، پرش نامتقارن را کنترل کرده و موجب یکنواختی جریان آب در طول کانال می شود. در این تحقیق از 3 ترکیب بندی سیستم جت با هدف بکارگیری حداقلی و3 قطر جت استفاده شد و شرایط جریان پایین دست کانال در دو پرش S و T و فرودهای مختلف بررسی گردید. با وجود سیستم جت، پارامتر β_L معرفی شده برای پرش S، پراکندگی و مقدار کمتری نسبت به پرش T دارد. به عبارت دیگر، سیستم جت به عنوان یک سازه کاهنده انرژی و جریان یکنواخت در شرایط بحرانی تر بسیار خوب عمل کرده است. یافته ها نشان داد که پارامتر مومنتم β_L.v_m^2 از محل انبساط ناگهانی (تلاطم زیاد) به سمت انتهای کانال کم شده است که در واقع، نیروی مومنتم بر روی بستر کاهش می یابد. ترکیب بندی با تعداد جت حداقل، بیشترین یکنواختی جریان را به همراه داشته و قطر جت وابسته به نوع پرش (تغییر عمق پایاب) می باشد. طول پرش با استفاده از سیستم جت به طور قابل توجهی نسبت به مدل شاهد کاهش یافته ولی به افت نسبی انرژی افزوده شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از سیستم جت های جانبی و متقابل در همه مدل های آزمایش شده، می تواند به طور قابل توجهی پرش هیدرولیکی را کنترل کرده و موجب توزیع یکنواخت سرعت در پایین دست کانال گردد.
کلید واژگان: انبساط ناگهانی، پرش هیدرولیکی نامتقارن، پرش S و T، سازه های استهلاک انرژی، سیستم جت متقابل و متقاطعThe implementation of a jet system at the intersection of the downstream flow from the ogee weir, following the sudden expansion section, effectively controls the asymmetric jump and promotes uniform flow distribution along the channel. This study employed three jet system configurations, each utilizing a minimum number of jets with varying diameters, to investigate the downstream flow conditions under different S and T jumps and tailwater depths. With the introduction of the jet system, the dispersion and magnitude of the parameter (βL) introduced for the S jump exhibited reduced values compared to the T jump. In essence, the jet system functioned admirably as an energy-dissipating and flow-uniforming structure under more critical conditions. The findings revealed a decreasing trend in the momentum parameter (βL.vm2) from the location of sudden expansion (high turbulence) towards the channel end, indicating a reduction in the momentum force acting on the bed. The configuration with the minimum number of jets achieved the most uniform flow distribution, while the jet diameter was found to be dependent on the type of jump (tailwater depth variation). The jump length was significantly reduced compared to the control model with the implementation of the jet system, albeit at the cost of a slight energy loss. The results demonstrate that the utilization of side-facing and opposing jet systems effectively controls the hydraulic jump and promotes uniform velocity distribution in the downstream channel for all tested configurations.
Keywords: Cross, Counterflow Jets, Asymmetric Hydraulic Jumps, S, T-Jumps, Dissipating Energy Structures, Sudden Expansion -
انحراف آب از مسیر اصلی برای اهداف مختلف آب رسانی توسط آبگیرها انجام می شود. ازجمله روش های مناسب انحراف آب رودخانه ها به دشت های مجاور استفاده از آبگیر جانبی است. ایجاد چنین سیستمی باعث به وجود آمدن جریان بسیار پیچیده ای در محدوده ی آبگیر جانبی می شود. با نزدیک شدن جریان به کانال آبگیر جانبی بردارهای سرعت به سمت آبگیر هدایت می شوند. در این طرح به بررسی اثر دیوار جداکننده بر هیدرولیک جریان رودخانه قبل از آبگیر جانبی پرداخته شده است و بدین منظور از دیوار جداکننده در دو حالت مستغرق و غیر مستغرق در پنج دبی 40،50،60،70 و 85 لیتر بر ثانیه و دو حالت بازشدگی دریچه با 30 و 100 درصد بازشدگی استفاده گردید. مقدار عمق جریان در قبل و بعد از دیوار مستغرق و غیرمستغرق با حالت شاهد مقایسه گردید. نتایج نشان داد که دیوار مستغرق اثر بیشتری نسبت به دیوار غیر مستغرق بر عمق جریان دارد و در بسیاری از دبی ها موجب کاهش عمق جریان در پایین دست آبگیر گردید. بیشترین مقدار کاهش معادل 76/4 درصد در دبی 40 لیتر بر ثانیه و بازشدگی 100 درصد دریچه در اثر کارگذاری دیوار مستغرق بود. جهت بررسی اثر دیوار مستغرق بر سرعت جریان، مقادیر سرعت جریان در سه نقطه ابتدا، وسط و انتهای دیوار، در پنچ دبی 40،50،60،70 و 85 لیتر بر ثانیه موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد درصد کاهش سرعت در میانه دیوار نسبت به ابتدای آن به ترتیب برابر 60، 2/55، 9/45، 5/37 و 4/29 درصد است که با افزایش دبی اثر دیوار بر مقادیر سرعت نیز کاهش یافت. بررسی اثر دیوار جداکننده در دو حالت مستغرق و غیر مستغرق بر مقدار دبی آبگیر نشان داد که مانع غیر مستغرق در تمامی دبی ها به طور نامحسوسی موجب کاهش دبی آبگیر شده است؛ اما دیوار مستغرق در دبی 40 لیتر بر ثانیه موجب افزایش دبی به مقدار 29/12% گردید. با افزایش دبی اثر این دیوار بر دبی آبگیر نیز کاهش پیدا خواهد کرد.
کلید واژگان: الگوی جریان، عمق جریان، آبگیر جانبی، دیوار جداکنندهIntroductionOne of the problems of most intakes is the accumulation of sediments in the inlet, which significantly reduces their capacity. In addition, sediments entering the intake channel also increase the problems caused by the lack of control of the sediments entering the intakes. Its transfer into irrigation canals and facilities causes many issues due to transporting sediments or settling them in different parts., Pay more attention to controlling sediments in water intake projects to reduce dredging costs and prevent sediments from entering the openings. There are various methods to reduce or prevent sediment entry into the intake inlet. In this research, the effect of several types of structures is investigated to reduce the sedimentation at the intake inlet. So, the effect of the longitudinal separating wall system on the flow patterns of the flow velocity and depth values before the intake inlet was investigated. In this regard, the investigation of the mentioned new structure to modify the flow and sediment pattern for different discharges was carried out experimentally.
MethodologyExperimental model In this research, the physical model of the Hemet intake was built in the hydraulic laboratory of the Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz. The area of the Shahid Hemat Shadgan Irrigation Network Project is 9015 hectares at south of Khuzestan province and the Shadgan zone. The water intake of the mentioned project is done from the Jarhari River, and the important networks of this river are as follows. The river model includes a flow-calming basin to minimize the effects of pumping on the formed profiles. At the end of this channel, three sliding gates and a water intake were installed on the channel's left wall. In addition, the separating wall was at a distance of 2m from the side channel. The length of this separating wall was 2m. The required width for the main channel will be 2.2 meters, the height will be about 90 centimeters, and a 79-degree water catchment will be installed at a distance of about 5 meters from its beginning. The required dimensions will be determined based on a scale of 1 to 15 for geometrical dimensions and 1 to 5 to 8 for depth based on the physical conditions of the Hemet reservoir and the Jareh River. In this regard, five flow rates with three values of opening percentage of the end gate of the channel, without the operation of the separating wall, were considered a control test. Then, the tests mentioned in two conditions of submerged and non-submerged walls were also taken to compare the effect of these walls. After the measured flow depth upstream and downstream of the separating wall, in each experiment, the flow rate was taken through the end spillway of the lateral intake. The total flow rate entering the main channel and the end intake spillway reading were compared to calculate the end gate's opening value.
Results and discussionThe results of the tests showed that the flow depth at the beginning and end of the separating wall increases with the increase of the total flow rate in the case where the end gates are entirely closed. By comparing the flow depth at the beginning and end of the separating wall, it can be seen that the flow depth after the structure has decreased in all flows. Also, the separating wall does not affect the flow depth in the two states of standing and non-submerged compared to the control state. It was also observed with the velocity measurement that when the flow enters the path of the separating wall, the flow velocity decreases, and the lowest recorded velocity is in the middle of the wall. As the flow towards the end of the wall, the velocity flow will increase. In five discharges, 40, 50, 60, 70, and 85 L/s reduction in velocity was obtained by 60, 55.2, 45.9, 37.5 and 29.4% respectively. In addition, the results of the experiment showed that the operation of the separating wall in the submerged state has increased the flow rate in the lateral catchment. The non-submerged wall also had the opposite result in the same situation and reduced the flow rate in the side channel intake. As can be seen, with the increase in the flow rate, the effect of the walls on the rise in the flow rate of the side aerator has also decreased, and this can be caused by the increase in velocity in the main channel. In all cases, the effect of the submerged barrier is more noticeable than the non-submerged one in increasing the intake discharge. In general, the impact of the separating wall on the increase in flow rate has been practical only in low flow rates.
ConclusionsIn this research, the effect of the longitudinal training wall (LTW) wall on the hydraulics of the river flow before the lateral intake was investigated. The side wall was installed in two submerged (height 20 cm) and non-submerged (height 40 cm) in the middle of the main channel. Experiments were performed in 5 flow rates of 40, 50, 60, 70, and 85 L/s and in two gate opening states of 30 and 100%. The flow depth before and after the submerged and non-submerged wall was compared with the control condition. The results showed that the submerged wall had a more significant effect on the flow depth than the non-submerged wall. In many discharges, it caused a decrease in the flow depth downstream; three points at the beginning, middle, and end of the wall were investigated to investigate the effect of the submerged wall on the flow velocity. In the five discharges, 40, 50, 60, 70, and 85 L/s, the velocity reduction was equal to 60, 55.2, 45.9, 37.5, and 29.4%, respectively. The effect of the separating wall in both submerged and non-submerged states on the water discharge rate was investigated. The results showed that the non-submersible barrier has gradually reduced the intake discharge in all discharges.
Keywords: Flow Pattern, Flow Depth, Side Channel Intake, Separating Wall, Longitudinal Training Wall (LTW) -
Determining the creep function of viscoelastic pipes is one of the challenges of modeling these pipes to calibrate or determine defects. The present research aims to determine the creep function of viscoelastic pipes using transient flow pressure in the time and frequency domains. For this purpose, the proposed method is first implemented using a numerical example. The numerical part investigated the effect of signal sample size, the number of Kelvin-Voigt (K-V) elements, repeatability, and decision variables. Then, using an experimental test, the desired methodology has been evaluated. In this research, the K-V mechanical model was used to define the creep function, and its parameters, including elastic pressure wave speed, retardation times, and creep complaint coefficients, were calibrated. The results showed that using pressure signals in both time and frequency domains provides stable results for the investigated pipeline. Examining the effect of signal size showed that the creep function can be estimated with reasonable accuracy in the time domain with a few initial cycles. Also, 14.33 dimensionless frequency for a simple reservoir-pipe-valve system can provide accurate results in the frequency domain. The results of this research can be used as a suitable pre-processing to reduce the dimensions of inputs in models based on artificial intelligence.Keywords: Creep Function, Viscoelastic Pipelines, Water Hammer, Time Domain, Frequency Domain
-
یکی از راه کارهای پیشنهادی در خصوص افزایش کیفیت توزیع و انتقال آب استفاده از دریچه های سالونی است .در این پژوهش از دریچه ی سالونی چندگانه مستطیلی استفاده شده است و با شبیه سازی عددی پارامترهای هیدرولیکی جریان بررسی و باحالت تک دریچه مقایسه شده است. شبیه سازی ها در سه دبی 25، 35و 45 لیتر بر ثانیه و سه بازشدگی 35، 40 و 45 درجه و سه استغراق 70، 80 و 90 درصد در نرم افزار Flow3d و با مدل آشفتگی RNG انجام شده است. با بررسی منحنی دبی اشل مشاهده می شود که ضریب آبگذری در تمام استغراق ها در حالت دو دریچه از حالت تک دریچه بیشتر است .بررسی بیشینه ی سرعت نتایج نشان داد که این پارامتر با میزان استغراق رابطه ی عکس دارد به گونه ای که با افزایش استغراق، بیشینه سرعت کاهش پیدا می کند که این میزان کاهش در حالت دو دریچه 87/7 درصد نسبت به حالت تک دریچه هست. در بررسی بیشینه ی انرژی متلاطم نتایج نشان داد که انرژی متلاطم با دبی رابطه مستقیم داشته و با میزان استغراق رابطه ی معکوس دارد به طوری که با افزایش استغراق، انرژی متلاطم کاهش پیدا می کند که این میزان کاهش در حالت دو دریچه 13درصد نسبت به حالت تک دریچه خواهد بود. با بررسی کیفی گردابه های جریان نیز نتایج نشان داد که گردابه ها در حالت تک دریچه قدرت و کشیدگی بیشتری نسبت به حالت دو دریچه دارند. همچنین با بررسی نتایج مشخص شد که با افزایش درصد استغراق، کشیدگی و قدرت گردابه ها کاهش می یابد.کلید واژگان: بیشینه سرعت، بیشینه انرژی متلاطم، گردابه، Flow3dOne of the suggested ways to increase the quality of water distribution and transfer is to use Lopac gates. In this research, rectangular multiple Lopac gates have been used and the hydraulic parameters of the current have been investigated by numerical simulation and compared with the single gate state. The simulations have been performed in three discharges of 25, 35, and 45 liters per second and three openings of 35, 40, and 45 degrees, and three submerging of 70, 80, and 90% in Flow3D software and with the RNG turbulence model. By examining the stage-discharge curve, it can be seen that the permeability coefficient is higher in all absorptions in the two-gate state than in the single-gate state. Investigating the maximum speed of the results showed that this parameter has the opposite relationship with the amount of submerging, as the submerging increases, the maximum speed decreases, which is an 7.87% reduction in the two-gate state compared to the single-gate state. In the investigation of the maximum turbulent energy, the results showed that the turbulent energy has a direct relationship with the discharge and has an inverse relationship with the submerging rate, so, with the increase of submerging, the turbulent energy decreases, which will be 13% in the two-gate state compared to the single-gate state. By qualitatively investigating the flow vortices, the results showed that the vortices in the single-gate state have more strength and elongation than the two-gate state. Also, by investigating the results, it was found that the elongation and vortices strength decrease with the increase in submerging percentage.Keywords: Flow3d, Maximum Speed, Maximum Turbulent Energy, Vortex
-
در این پژوهش به بررسی اثر پارامتر های هیدرولیکی جریان بر روی دریچه های سالونی بیضوی چندگانه در شرایط جریان مستغرق پرداخته شده است. این بررسی با استفاده از نرم افزار شبیه سازی دینامیک سیالات Flow3D انجام شده است. شبیه سازی ها در سه دبی 20، 40 و 60 لیتر بر ثانیه، سه میزان بازشدگی 30، 45 و 60 درجه و سه میزان استغراق 70، 80 و 90 درصد انجام شده است. در بررسی نتایج یافت شد که استفاده از دریچه های سالونی بیضوی چندگانه در شرایط مستغرق در مقایسه با شرایط جریان آزاد، سرعت حداکثر در دبی های (20، 40 و 60) لیتر بر ثانیه، در بازشدگی 30 درجه، به طور متوسط برای میزان استغراق های (70، 80 و 90) درصد به ترتیب 9، 30 و 54 درصد، در بازشدگی 45 درجه، به ترتیب 8، 22 و 38 درصد و در بازشدگی 60 درجه، به ترتیب 12، 22 و 44 درصد، کاهش یافت. نتایج در خصوص ضریب دبی نشان داد که در زمان استفاده از دریچه های سالونی بیضوی چندگانه در شرایط مستغرق در مقایسه با شرایط جریان آزاد، ضریب دبی در دبی های (20، 40 و 60) لیتر بر ثانیه، در بازشدگی 30 درجه، به طور متوسط برای میزان استغراق های (70، 80 و 90) درصد به ترتیب 8، 26 و 45 درصد، در بازشدگی 45 درجه، به ترتیب 16، 34 و 49 درصد و در بازشدگی 60 درجه، به ترتیب 17، 36 و 54 درصد، کاهش خواهد یافت.
کلید واژگان: دریچه سالونی بیضوی، سرعت، ضریب دبی، گردابه، Flow3dIntroductionOne of the water level control and regulation structures is lopac gates, which is known as a dam or flow depth control structure. lopac gates are in the form of two rectangular sheets that are connected to the channel wall. This structure has the ability to adjust the water level upstream of the valve and regulate the distribution of passing water downstream of the valve in different flow rates and openings. lopac gates are divided into rectangular and elliptic categories.
MethodologyExperimental model
The experiments conducted by (Pilbala et al, 2021) were conducted on an open rectangular channel with a length of 10 meters, width and height of the laboratory channel equal to 0.8 meters, with a horizontal rectangular channel bed slope and at Shahid Chamran University of Ahvaz. In total, the laboratory model in 45 tests considering three flow rates (25, 35, and 45 liters per second), five opening angles (35, 40, 45, 50, and 52.5 degrees), and three intake ratios (70, 80 and 90 percent) by (Peel Bala et al., 2021).Verification of the physical model:
In this research, in order to validate and increase accuracy in numerical simulation results of a rectangular Lopac gate (Pilbala et al, 2021) with a flow rate of 25 liters per second, an opening of 35 degrees and an extraction rate of 70% in the number of mesh cells and different turbulence models were simulated in Flow3D and compared with laboratory data. The results show that among the simulations regarding the selection of the number of meshing cells and different disturbance models, the best performance, compared to the measured laboratory data, is by RNG models, and the number of meshing cells is 1000000. The RNG disturbance model and the number of meshing cells used for all simulations were used in the results of this research. Also, according to the convergence diagram, 40 seconds of time was used for the purpose of simulation.
Results and discussionThe effect of changes in Froude number (Fr) on maximum velocity (V max)When using multiple elliptic lopac gates in submerged flow mode, the range of velocity distribution and numerical values of velocity are reduced compared to multiple elliptic lopac gates in free flow conditions. It can be seen that with the increase of the Froude number in fixed openings, the maximum velocity value has increased, and also with the increase of the opening angle of the valve (reduction of narrowness), this parameter has been continuously increased. It can be seen that the maximum velocity value has an inverse relationship with the absorption percentage. In such a way that with the increase in the absorption percentage of the current, the maximum velocity decreases continuously. Investigations show that the maximum flow velocity created on multiple elliptic lopac gates in submerged flow conditions is far lower than when multiple elliptic lopac gates are used in free flow conditions.
Effect of dimensionless opening (bg/B) on discharge coefficient (Cd):
It can be seen that the value of the flow coefficient during the operation of multiple elliptic lopac gates in submerged flow conditions was lower than that of multiple elliptic lopac gates in free flow conditions. Evaluations show that when multiple elliptic lopac gates are used in submerged flow conditions, compared to multiple elliptic lopac gates in free flow conditions, the flow coefficient at the opening of 30 degrees, on average, in flow rates of (20, 40, and 60) liters per second for the absorption rate of (70, 80 and 90) percent, respectively 8, 26 and 45 percent, in the opening of 45 degrees, in the flow rates of (20, 40 and 60) liters per second for the absorption rate of (70, 80 and 90) percentages are 16, 34 and 49%, respectively, and at 60-degree opening, at flow rates of (20, 40 and 60) liters per second, for the amount of absorption (70, 80 and 90)%, respectively, 17, 36 and 54% will be reduced.
Flow pattern in multiple elliptic lopac gates:
It was found that when multiple elliptic lopac gates are used in free flow conditions, high-strength vortices are formed compared to multiple elliptic lopac gates in submerged flow conditions. This phenomenon can cause problems such as increased energy loss, reduced water absorption rate, reduced efficiency of hydraulic machines, and their improper performance. However by examining the flow pattern of multiple elliptic lopac gates in submerged flow conditions, the size of the vortices has decreased and as a result, its strength has decreased.
ConclusionsIn this research, using laboratory data and Flow3D software, the effect of using multiple elliptic lopac gates in submerged flow conditions compared to multiple elliptic lopac gates in free flow conditions, maximum flow velocity, flow coefficient, and flow vortices were evaluated. The results showed that the maximum velocity have a direct relationship with the Froude number and the opening angle. Investigations showed that the flow coefficient (Cd) has a direct relationship with the flow rate and gate opening value. The results showed that the flow is diverted to the center or around the channel when passing through multiple elliptic lopac gates, which creates large vortices with high longitudinal elongation near the flume wall.
Keywords: Elliptic Lopac Gate, Velocity, Discharge Coefficient, Vortex, Flow3d -
سابقه و هدفامروزه به دلیل کاهش منابع آبی و مسئله مصرف عمده آب در حوزه کشاورزی به منظور توزیع، تحویل و تنظیم جریان در شبکه آبیاری و جلوگیری از تلفات آب، سازه هایی نوین با کارایی بهتر و بهره برداری ساده تر از جانب پژوهشگران معرفی شده است. دریچه های سالونی ازجمله سازه های هیدرولیکی تنظیم و کنترل جریان آب هستند که ویژگی هایی ازجمله امکان خودکارسازی، روگذر بودن جریان و نصب و جانمایی آسان تر نسبت به دیگر سازه ها را دارند. در این پژوهش از دریچه ی سالونی چندگانه مستطیلی که از انواع نوین دریچه ی سالونی است استفاده شده است. با توجه به آسان تر بودن بهره برداری از دریچه کوچک تر نسبت به دریچه بزرگ، در این پژوهش تاثیر دو دریچه کوچک تر بجای تک دریچه بر خصوصیات هیدرولیکی در حالت مستغرق با میزان استغراق 80،70 و 90 درصد و باهدف بالابردن کارایی و سهولت در طراحی و ساخت سازه، موردبررسی قرار گرفت.مواد و روش هادر پژوهش پیش رو به منظور بررسی پارامترهای هیدرولیکی بیشینه ی تنش برشی، بیشینه ی نیروی افقی وارد بر دریچه، گردابه های جریان، محدوده ی توزیع سرعت و تنش برشی در دریچه سالونی مستطیلی در شرایط جریان مستغرق و مقایسه ی آن باحالت تک دریچه شبیه سازی هایی در سه دبی 35،25 و 45 لیتربرثانیه، زاویه بازشدگی 40،35 و 45 درجه و سه استغراق 80،70 و 90 درصد در دو هندسه متفاوت و درمجموع 54 شبیه سازی که در آن از تعداد 800000 سلول مش بندی، مدل آشفتگی RNG و مدت زمان 40 ثانیه برای رسیدن جریان به پایداری استفاده شده است مدل سازی و بررسی شد.یافته هانتایج نشان داد که بیشینه ی تنش برشی با استغراق و میزان زاویه بازشدگی رابطه ای معکوس دارد و بیشینه ی نیروی افقی وارد بر دریچه با استغراق و دبی رابطه ای مستقیم دارد. مشاهده شد تمامی پارامترهای بررسی شده در حالت دو دریچه نسبت به تک دریچه کاهش یافته اند. مقدار کاهش نیروی افقی وارد بر دریچه چندگانه نسبت به حالت تک دریچه 33.5 درصد بود که بیشترین مقدار این کاهش در دبی 25 لیتر بر ثانیه، زاویه بازشدگی 45 درجه و استغراق 90 درصد بود و کمترین میزان کاهش در دبی 25 لیتر بر ثانیه، زاویه بازشدگی45 درجه و استغراق 70 درصد بود. میزان کاهش بیشینه ی تنش برشی در حالت دو دریچه نسبت به تک دریچه 13.3 درصد بود؛ بیشترین میزان این کاهش 23.3 درصد بوده است که در دبی 45 لیتر بر ثانیه، زاویه بازشدگی 45 درجه و استغراق 90 درصد رخ داده است و همچنین کمترین میزان این کاهش 6.21 درصد بوده که در دبی 45 لیتر بر ثانیه، زاویه بازشدگی 35 درجه و استغراق 80 درصد رخ داده است. همچنین مشاهده شد که محدوده ی توزیع و کشیدگی سرعت و تنش برشی در کف فلوم در هر دو حالت تک دریچه و چندگانه با افزایش دبی و میزان زاویه ی بازشدگی افزایش می یابد و به طورکلی محدوه ی توزیع و کشیدگی سرعت و تنش برشی در کف فلوم در حالت چندگانه نسبت به حالت تک دریچه کاهش یافت.نتیجه گیریبا توجه به نتایج می توان بیان کرد محدوده ی توزیع سرعت و تنش برشی با دبی و زاویه بازشدگی رابطه ای مستقیم دارند و همچنین میزان کشیدگی توزیع سرعت و تنش برشی در حالت دو دریچه نسبت به تک دریچه کاهش یافت. این موضوع به دلیل کاهش سطح گردابه ها در حالت دو دریچه می باشد. بیشینه تنش برشی با زاویه بازشدگی و درصد استغراق رابطه عکس دارد و با کاهش سرعت قابل توجیه است. لذا نسبت به حالت تک دریچه 13.3 درصد کاهش می یابد. بررسی بیشینه نیروی افقی وارده بر دریچه نشان داد که این پارامتر با دبی، زاویه بازشدگی و استغراق رابطه مستقیم دارد و همچنین در حالت های چندگانه نسبت به حالت تک دریچه 33.5 درصد کاهش می یابد.کلید واژگان: دریچه ی سالونی، بیشینه تنش برشی، توزیع تنش برشی، گردابه، Flow3dBackground and ObjectiveToday, due to the reduction of water resources and the issue of excessive water consumption in the agricultural sector, for the purpose of distribution, delivery, and flow regulation to waterways, and to prevent water losses, novel structures with better efficiency and easier operation have been introduced by researchers. Lopac gates are one of the hydraulic structures for flow control and regulation, which have features such as the possibility of automation, open-channel flow, and easier installation and placement compared to other structures. In this study, a rectangular multi-lopac gate, which is one of the novel types of lopac gates, has been used. Considering the easier operation of smaller gates compared to larger gates, in this study, has been investigated the effect of two smaller gates instead of a single gate on the hydraulic characteristics in the submerged condition with 70%, 80%, and 90% submergence levels and with the aim of increasing efficiency and ease in design and construction.Materials and MethodsIn the present study, several simulations were performed to validate and select the turbulence model. After investigation the performed simulations, a mesh of 800,000 cells, the RNG turbulence model, and a time of 40(s) for the flow to reach stability were selected.Then, to investigate the hydraulic parameters of maximum shear stress, maximum force acting on the gate, velocity distribution range, and shear stress in the rectangular lopac gate under submerged flow conditions, and compare it with the single gate case, simulations were performed at three discharges of 25, 35, and 45 (l/s), opening angles of 35, 40, and 45 degrees, and submergence levels of 70%, 80%, and 90% in two different geometries, with a total of 54 simulations.FindingsThe results showed that the maximum shear stress has an inverse relationship with submergence and opening angle, and the maximum horizontal force acting on the gate has a direct relationship with submergence and discharge. It was observed that all the investigated parameters in the two-gate case decreased compared to the single-gate case, and the amount of this decrease in the horizontal force acting on the gate was 33.5%, which was the highest decrease at a discharge of 25(l/s) an opening angle of 45 degrees, and 90% submergence, and the lowest decrease was at a discharge of 25(l/s), an opening angle of 45 degrees, and70% submergence. The reduction in the maximum shear stress in the two-gate case compared to the single-gate case was 13.25%, with the highest decrease of 23.29% occurring at a discharge of 45 (l/s), an opening angle of 45 degrees, and 90% submergence, and the lowest decrease of 6.21% occurring at a discharge of 45 (l/s), an opening angle of35 degrees, and 80% submergence.It was also observed that the distribution range and elongation of velocity and shear stress on the flume bed increased with increasing discharge and opening angle, and in general, the distribution range and elongation of velocity and shear stress on the flume bed decreased in the two-gate case compared to the single-gate case.ConclusionAccording to the results, it can be stated that the distribution range of velocity and shear stress has a direct relationship with discharge and opening angle, and the elongation of the velocity and shear stress distribution in the two-gate case decreased compared to the single-gate case.The maximum shear stress has an inverse relationship with the opening angle and submergence, and it decreases by 13.26% compared to the single-gate case.Investigating the maximum force acting on the gate showed that this parameter has a direct relationship with flow rate, opening angle, and submergence, and it decreases by33.5% in the multi-gate cases compared to the single-gate case.Keywords: Lopac Gates, Maximum Shear Stress, Shear Stress Distribution, Vortex, Flow3d
-
دریچه های سالونی طرح نوینی از دریچه ها بوده که به جهت تنظیم و مدیریت نوسان های سطح آب طراحی شده است. در این پژوهش طرح پیشرفته ای از این نوع سازه عنوان شده که در آن دریچه ها به صورت جفت در کنار یکدیگر نصب شده و اصطلاحا دریچه های سالونی چندگانه نام گرفته اند. هدف از انجام این پژوهش بررسی پارامتر های موثر هیدرولیکی نظیر (سرعت، استهلاک انرژی و انرژی توربولانت) در سازه ی مطرح شده در حالت مستغرق با میزان استغراق 70 % و مقایسه آن درحالتی است که جریان در حالت آزاد میباشد. کلیه ی شبیه سازی ها با 3 میزان بازشدگی 35، 40 و 45 درجه و در 3 دبی 25، 35 و 45 لیتر بر ثانیه و با استفاده از نرم افزار Flow3d مدل سازی شده است. نتایج نشان داد که در حالت مستغرق سرعت بیشینه و استهلاک نسبت به حالت آزاد در تمامی آزمایشات به طور متوسط به ترتیب 55/31 و 04/61 کاهش یافته که بیشترین میزان این کاهش برای تمامی پارامترها در کمترین میران بازشدگی (35 درجه) و کمترین دبی عبوری بوده که مقادیر آن به ترتیب برابر با 93/68 و 49/109 میباشد. در نهایت بررسی ها نشان می دهد که در هنگام استفاده از دریچه سالونی مستطیلی چندگانه در حالت آزاد گردابه های بزرگ با قدرت بالا و میدان توزیع وسیع در کانال دیده می شود که تا پایین دست دریچه نیز ادامه دارد اما در زمان استفاده از دریچه سالونی مستطیلی چندگانه در حالت مستغرق قدرت گردابه ها کاهش می یابد.کلید واژگان: دریچه ی سالونی، سرعت، استهلاک انرژی، گردابه، Flow3dLOPAC gates are a new type designed to regulate and manage water level fluctuations. In this research, an advanced design of this type of structure is mentioned, in which the gates are installed in pairs next to each other and are called multiple LOPAC gates. This research aims to investigate the effective hydraulic parameters (velocity, energy consumption, and turbulent energy) in the proposed structure in the submergence state with an absorption rate of 70% and compare it with the current in a free state. All the simulations have been modeled with three opening rates of 35, 40, and 45 degrees and at three flow rates of 25, 35, and 45 l/s using Flow3d software. The results showed that in the submerged state, the maximum velocity and depreciation compared to the free state in all experiments decreased on average by 31.55 and 61.04, respectively. The maximum rate of this decrease for all parameters was in the lowest opening rate (35 degrees), and the lowest flow rate was 68.93 and 109.49, respectively. Finally, the investigations show that when using the multiple rectangular LOPAC gates in the free state, large vortices with high power and a wide distribution field can be seen in the channel, which continues to the downstream of the gate. However, when using the multiple rectangular salon valve in the submerged state, the strength of the vortices decreases.Keywords: Lopac Gate, Velosity, Dissipating Energy, Vortex, Flow-3D
-
مساله ی مقاومت در مقابل جریان در مجاری روباز دارای پوشش گیاهی در دهه های اخیر مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. حضور پوشش گیاهی در مناطق مستعد سیلاب و حاشیه ی رودخانه ها تاثیر قابل توجهی بر پراکنش انرژی و کاهش خسارات دارد. در این مقاله به منظور بررسی اثر پوشش گیاهی در آبراهه ها، پوشش گیاهی صلب و انعطاف پذیر با نمونه های مصنوعی مدل سازی شد. در شرایط آزمایشگاهی، نیروی درگ اعمال شده بر مدل پوشش گیاهی غیر مستغرق به صورت مستقیم با استفاده از حس گر نیرو در بخش متحرک فلوم اندازه گیری شد . در این مقاله، شاخص جدیدی با عنوان "شاخص تراکم" پوشش گیاهی معرفی شده است. این شاخص به سطح مقابل جریان هر واحد پوشش گیاهی و مجموع تعداد واحدهای پوشش گیاهی در محدوده مورد مطالعه بستگی دارد. نتایج نشان داد در هر دو مدل صلب و انعطاف پذیر، با افزایش شاخص تراکم پوشش گیاهی و عمق نسبی، میزان جذب نیروی درگ افزایش می یابد. بررسی اثر شاخص تراکم پوشش گیاهی نشان داد افزایش این شاخص تاثیر به سزایی در کاهش ضریب درگ دارد؛ به طوریکه در بیشترین میزان افزایش شاخص تراکم، کاهش 8/19 درصد در ضریب درگ مشاهده گردید. افزایش عمق نسبی جریان تا رسیدن به مرحله ای که پوشش گیاهی در آستانه ی استغراق قرار گیرد، به ترتیب در دو مدل صلب و انعطاف پذیر موجب کاهش 81/ 12 درصد و 43/10 درصد ضریب درگ می شود. در نهایت دو مدل ریاضی با ضریب رگرسیون 87/0 و 89/0 به ترتیب به منظور تخمین ضریب درگ پوشش گیاهی صلب و انعطاف پذیر با در نظر گرفتن پارامترهای بدون بعد موثر ارائه گردید.کلید واژگان: شاخص تراکم، مقاومت جریان، عمق نسبی، غیر مستغرقRivers are known as the main sources of surface water in the world, which experience seasonal fluctuations in water level. These resources have severe damage to human societies and nature in flood conditions and have irreparable consequences in the drought seasons. Optimal utilization of these resources with maintaining the environmental conditions of the waterway and minimizing flood damage is considered one of the river engineering goals. Since the conventional methods of river management are imposed serious environmental threats on waterways and wetlands, consideration to these water resources requires attention to issues related to plant ecosystems, solving challenges of coastal bed erosion and predict the condition and management of the river in the future (Callow, 2012; Dawson and Haslam, 1983; Fan et al., 2013; Rose et al., 2010; Rowinski et al., 2018). One of the strategies that cause loss of flow energy in the river improves the hydrological system and river ecosystem is the presence of vegetation in the river banks and floodplains. Native vegetation in floodplains and coastal forests plays an important role in conserving waterway ecosystems, flood management, coastal protection in urban lands and agriculture adjacent to the river (Fathi-Moghadam, 1996). Vegetation will also control the width of the river and increase the stability of the shores by absorbing and settling suspended sediments in river banks. The plant species along rivers and waterways are composed of various vegetative components, mainly affected by the environmental conditions of their habitat, including the distance from the waterway bed, hydrological characteristics of the river, climatic and soil conditions. Obviously, the effect of each plant species in the ecosystem cycle varies and for each section of the river, a specific combination of plants will create optimal conditions.Keywords: Density Index, Flow Resistance, Relative Depth, Non- Submerged
-
گردشگری از دیرباز یکی از عوامل موثر بر رشد اقتصادی و توسعه جوامع بوده است و می توان آن را ابزاری برای تحرک اقتصاد حاشیه ای، ترویج و توسعه از طریق ایجاد اشتغال و درآمد تعریف کرده اند، که در طول چند دهه گذشته به شدت گسترش یافته است. از جذاب ترین شاخه های صنعت گردشگری که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است، می توان به گردشگری آبی اشاره کرد. گردشگری آبی به ویژه زمانی که سود فعالیت های دیگر بخش های اقتصادی در حال کاهش باشد، جایگزینی مناسب و راهبردی برای پایداری توسعه است. نوع تحقیق حاضر از لحاظ هدف، در دسته پژوهش های بنیادی و از نظر ماهیت و روش، پیمایشی است. جامعه آماری این پژوهش شامل (376 نفر) نفر از گردشگران، نخبگان و شهروندان (در منطقه مورد مطالعه) است که با استفاده از روش نمونه گیری تصادفی انتخاب شده است. اطلاعات لازم از طریق پرسشنامه گردآوری و خروجی با استفاده از مدل آماری نرم افزار Minitab و معادلات ساختاری (EQS) مدل سازی شدند. در نهایت راهبردهای پیشنهادی در قالب مدل استراتژیک SOAR استخراج شدند. نتایج به دست آمده از تجزیه وتحلیل اطلاعات نشان می دهد که در وضع موجود بیشترین امکان تحقق پذیری مربوط به شاخص های اقتصادی و مدیریتی- زیرساختی است؛ همچنین یافته های تحقیق بیانگر این است که میزان اثرگذاری متغیرهای مستقل بر روی متغیر وابسته تا سطح 51 درصدی قابل پیش بینی می باشد و معنی داری بین متغیرهای مستقل و وابسته تا سطح 95 درصدی معناداری را نشان داده و در بین مولفه های مربوط به توسعه گردشگری آبی، مولفه های اقتصادی با ضریب بتا 363 درصدی و عوامل مدیریتی - زیرساختی با ضریب بتا 206 درصدی دارای بیشترین تاثیرگذاری بر جذب گردشگر و توسعه گردشگری آبی در منطقه می باشد. همچنین خروجی SOAR بیانگر این است که مهم ترین راهبرد اجرایی از نظر ذینفعان و جامعه نخبگان به ترتیب آمادگی شهروندان جهت پذیرایی از گردشگران، وجود روحیه گردشگرپذیری، دارا بودن امکانات توریستی - تاریخی فراوان، تعهد و اهمیت مدیران مربوطه جهت توسعه گردشگری منطقه می باشند.
کلید واژگان: گردشگری ساحلی، مدل معادلات ساختاری EQS، راهبرد استراتژیک SOAR، خوزستانTourism is one of the most important factors influencing the economic growth and the development of contemporary societies. It is defined as a tool for stimulating marginal economies, promoting and developing through the creation of employment and income, which has expanded significantly over the past few decades. One of the most attractive branches of the tourism industry that has received more attention in recent years is water tourism. Water tourism, especially when the profitability of other economic sectors is declining, is a suitable alternative and a strategic approach for development. This study aimed to provide macro strategies and identify the potential of hydraulic structures for the development of water tourism. This research was a fundamental study in terms of its objective and a survey in its nature and method. The research population included 376 tourists, experts, and residents (in the study area) selected using a random sampling method. The necessary data were collected through questionnaires, and the output was modeled using the Minitab statistical software and structural equations (EQS). Finally, the proposed strategies were extracted in the form of the SOAR strategic model. The results of the data analysis showed that in the current situation, the greatest feasibility pertained to the economic and managerial-infrastructural indicators. The findings also indicated that the impact of independent variables on the dependent variable can be predicted up to 51%, and the significance between independent and dependent variables is evident up to 95%. Among the components related to the development of water tourism, economic components, with a beta coefficient of 363%, and managerial-infrastructural factors, with a beta coefficient of 206%, have the most significant impact on attracting tourists and developing water tourism in the region. Furthermore, the output of SOAR indicated that the most important executive strategy according to stakeholders and experts was the readiness of citizens to host the tourists, the presence of a tourist attraction spirit, the abundance of tourist-historical facilities, and the commitment and importance placed by relevant managers on developing tourism in the region.
Keywords: Tourism, Hydraulic Structures, Structural Equation Model (EQS), Strategic Strategy (SOAR), Khuzestān -
Physical properties of tree species determine their reaction to external loads as a result of water flow. The greater the trees ability to withstand water load, the greater the amount of water energy absorption, generation of water eddies, and the acceleration of turbulence in vegetation canopies. This will increase water flow energy lost. In general, physical properties of trees include leaf density, shape, and overall flexibility of their species. In this study, an index is proposed to characterize physical properties of tree species. This will enable the application of a single momentum (or energy) equation to determine overall reaction of variety of tree species in a community. The index is derived based on the resonance frequency of the first mode of vibration of trees and a fundamental relationship for the homogeneous beams. The derived indexes for four species of coniferous trees were used in a mathematical model to estimate the drag and energy coefficients as representatives for tree reaction to water flow, and could account for the differences due to the leaf density, shape, and rigidity of the tree species.Keywords: Friction Coefficient, Coniferous Tree, Mechanics Of Tree, Natural Frequency, Resistance To Flow
-
کاویتاسیون یکی از شایع ترین و مخرب ترین عوامل خرابی سرریز سدها و تونل های انتقال آب است. یکی از راهکارهای موثر در پیشگیری از کاویتاسیون، هوادهی به سیال به جهت تامین فشار و جلوگیری از ایجاد مکش فوق العاده در جریان میباشد. به هر میزان جداشدگی جریان سیال از کف مجرا بعد از محل ورود هوا، دارای طول بیشتری باشد نشان دهنده ورود موثرتر هوا به جریان می باشد. انواع مرسوم هواده ها (کاویتاتورها) در سازه های هیدرولیکی شامل رمپ، پله، شکاف و ترکیب آنها می باشد. در این پژوهش عملکرد آزمایشگاهی 19 کاویتاتور مختلف در جریان تحت فشار درون تونل با مقطع باکس، با 5 دبی مختلف آب و 2 حالت با هوادهی و بدون هوادهی مورد بررسی قرار گرفت. جهت اعتبار دهی به مجموعه بروندادها و کاهش احتمال خطا، کلیه آزمایش ها در 3 زمان متفاوت تکرار شده اند. پس از تحلیل آماری نتایج آزمایش ها، مشاهده شد: نوع کاویتاتور روی طول جداشدگی تاثیر دارد، ارتفاع رمپ و افزایش دبی جریان، تاثیر مثبت روی طول جداشدگی داشته و زاویه راس رمپ، ارتفاع پله، و عمق شکاف، تاثیر قابل ملاحظه ای روی طول جداشدگی نداشتند. در نهایت دو هواده ترکیبی پیشنهاد شد که در عمل نتایج بهتری را نسبت به هواده های مرسوم در سازه های هیدرولیکی، نشان دادند.کلید واژگان: کاویتاتور (هواده)، تونل آب بر، کاویتاسیون، هوادهی، طول جداشدگیCavitation is one of the most common and destructive causes of spillways and water conveyance tunnels. One of the most effective ways to prevent the cavitation is to aerate the current, provide the pressure and prevent excessive suction. The longer is the separation length downstream of the air entrance to flow, the more efficiency of cavitator. Conventional types of aerators (cavitators) in hydraulic structures including ramps, steps, grooves, and their combinations. In this research, the performance of 19 cavitators with different geometries in a pressurized flow inside a box tunnel, for 5 discharges with/without aeration were investigated. All experiments were performed for 3 times to validate the experimental results and reduce the experimental errors. Statistical analysis of the experimental results showed that the type of cavitator had considerable effects on the separation length. In spite of the positive effects of ramp height and discharge on separation length, the angle of ramp, step height, and groove depth had non-significant effects on separation length. Finally, two combined aerators were proposed, which in practice had better results in comparison with conventional aerators in hydraulic structures.Keywords: Cavitator, Water tunnel, Cavitation, Aeration, separation length
-
استان خوزستان دارای دشت های حاصل خیز برای کشاورزی است. در سال های اخیر تامین منظم آب دشت ایذه و باغ ملک به ویژه برای مصارف کشاورزی دغدغه بوده است. آب این مناطق به کمک یک ایستگاه پمپاژ از مخزن سد کارون 3 به ارتفاعات مشرف به منطقه رسیده و با گذر از یک تونل به صورت ثقلی به طرف نقاط تحویل منتقل می شود. تراز نرمال سد در دوره بهره برداری 840 متر، تراز حداکثر مخزن 845 و تراز تاج آن 850 متر از سطح دریای آزاد هست، همچنین حداقل تراز آبگیری از دریاچه سد کارون 3 برابر با 800 متر هست. هدف از انجام پژوهش حاضر بهینه سازی سیستم انتقال آب کشاورزی هست. ازاین رو با انجام مطالعات پایه همانند هیدرولوژیکی و با استفاده از نرم افزار واترجمز برای دستیابی به هدف پژوهش حاضر که بهینه سازی ترازی که آب به آن پمپاژ میگردد اقدام شد. محاسبه هزینه مربوط به لوله ها به عنوان تابع هدف. مطابق بهینه سازی های انجام شده کمترین هزینه در تراز 970 متر خواهد بود درصورتی که در طرح اولیه تراز تونل 1000 متر در نظر گرفته شده است.
کلید واژگان: بهینه سازی، آب کشاورزی، سد کارون 3، استان خوزستانJournal of New Approaches in Water Engineering and Environment, Volume:1 Issue: 2, 2023, PP 112 -126Khuzestan province has fertile plains for agriculture. In recent years, the regular supply of water in Izeh plain and Bagh Malek has been a concern, especially for agricultural purposes. With the help of a pumping station, the water of these areas reaches the heights overlooking the area from the reservoir of the Karun 3 dam and moves by gravity towards the delivery points after passing through a tunnel. The normal level of the dam during operation is 840 meters, the maximum level of the reservoir is 845 and the top level is 850 meters from the level of the Azad sea, also the minimum and maximum level of water intake from the lake of Karun Dam 3 is equal to 800 and 845 meters, respectively. Basic studies and numerical methods to achieve the goal of the current research, which is to optimize the level to which water is pumped, it was done. According to the optimizations, the lowest cost will be at the level of 970 if the tunnel level of 1000 is considered in the initial plan.
Keywords: optimization, Agricultural Water, Karun 3 dam, Khuzestan Province -
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال پنجاه و دوم شماره 4 (پیاپی 109، زمستان 1401)، صص 215 -224
یکی از روش های نوین حفاظت از قوس رودخانه ها استفاده از سازه هوادهی (Air bubble screen) است. در این مقاله به مطالعه تاثیر سازه هوادهی بر الگوی جریان و قدرت جریان ثانویه و تنش برشی بستر در یک قوس ملایم 90 درجه همراه با سازه هوادهی پرداخته شده است. در انجام این آزمایش ها برای اندازه گیری سرعت از دستگاه سرعت سنج الکترومغناطیس سه بعدی استفاده شده است. مقایسه بین کانتورهای (Countors) سرعت طولی در طول قوس انجام شده و مقادیر قدرت جریان ثانویه و الگوی آن و همچنین تنش برشی بستر موردبررسی قرار گرفت. نتایج بیانگر آن است که در حضور سازه هوادهی الگوی توزیع سرعت و تنش برشی اصلاح شده و مکان بیشینه سرعت و تنش برشی از قوس بیرونی دور شده و به میانه کانال منتقل می شود. الگوی جریان ثانویه نشان دهنده وجود یک سلول جریان ثانویه در خلاف جهت سلول ناشی از انحنا است و همچنین قدرت جریان ثانویه نیز کاهش یافت. با توجه به نتایج ارایه شده انتظار می رود مکان وقوع بیشینه آب شستگی که منطبق بر مکان بیشینه سرعت و تنش برشی است از قوس بیرونی دور شده و به میانه فلوم منتقل شود.
کلید واژگان: سرعت سنج سه بعدی، قدرت جریان ثانویه، الگوی جریان، تنش برشی بستر، سازه هوادهیJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:52 Issue: 4, 2023, PP 215 -224The complex interactions between streameise flow and curvature- induced secondary flow in bends, bed morphology cause erosion near the outer bank, and deposition near the inner bank, that it can endanger the outer bank’s stability and also reduce the navigable width of the rivers. There are several techniques to protect the outer bank, reduce adverse impacts and control bed erosion in bends. Methods used in most parts of the world include submerged groynes, spur dikes, and bandal-like structures. But, meny these Methods have the disadvantage of being fixed constructions on the bed river that caused a threat for navigation. This paper describes a new way that consists in changes the bed morphology with provoking changes in the flow pattern. Dugue, et al. (2011, 2012) studied morph dynamic bends rivers with the Air-bubble screen method. Their results reveal that the air bubble screen is able to modify the flow pattern by shifting the maximum scouring from the outer bank towards the center of the flume and does not endanger its stability anymore. Dugue et al, 2013 studied scour reduction at a 193° bend by an air-bubble screen method. Velocity pattern at 70° bend showed that the bubble-induced flow pattern overcame the secondary flow induced by the outer bank while decreasing the morphology slope. It also showed 50 percent reduction in the maximum scour depth. Shukry (1949) is one of the first researchers in the study of erosion of the outer bank of rivers in a canal with a 180- degree bend with various proportions of the rivers radius to its width. There have been very few investigations about air bubble screen in 90 bend, therefor in this study the effect of the air bubble screen on flow pattern and Secondary flow strength and bed shear stress in 90 degree bend under Froude numbers 0.45 is examine.
Keywords: 3-D velocimeter, Secondary flow strength, Flow pattern, Bed shear stress, Air bubble screen -
سرریزهای جانبی کاربرد وسیعی در شبکه های ابیاری و زهکشی، سدها و شبکه های آب و فاضلاب دارند. اهداف اصلی پژوهش حاضر بررسی تاثیرارتفاع سرریز کلیدپیانویی جانبی ذوزنقه ای بر ضریب دبی آن و بررسی پروفیل های سطح آب در انتهای بالادست، پایین دست و در محدوده ی جانمایی سرریز است. بدین منظور 4 سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه ای با ارتفاع 10، 15، 20 و 25 سانتیمتر، یک سرریز ذوزنقه ای با ارتفاع 20 سانتیمتر و یک سرریز لبه تیز مستطیلی(مدل شاهد)، تحت اعداد فرود زیر بحرانی در محدوده ی 0.10 تا 0.74 آزمایش شدند. نتایج نشان میدهد استفاده از فرضیه دیمارچی برای برآورد ضریب دبی سرریزهای کلیدپیانویی ذوزنقه ای باید با احتیاط انجام شود. همچنین ظرفیت تخلیه ی سرریزهای کلیدپیانویی با افزایش ارتفاع به دلیل یکنواخت تر شدن سطح آب، کاهش تداخل تیغه های و کاهش ورتکس در دهانه های کلیدهای ورودی، افزایش می یابد. در مدل کلیدپیانویی با ارتفاع 25، 20، 15 و ذوزنقه ای ساده ظرفیت تخلیه ی جریان به ترتیب 2.60، 1.92، 1.59 و 1.38 برابر بیشتر از مدل شاهد است. همچنین سطح آب در مقطع طولی Z*=1 (روی تاج سرریز) و در انتهای بالادست سرریز به دلیل افزایش شتاب طولی جریان و متاثر شدن از مکش جریان توسط سرریز در این محدوده در تمام مدلهای آزمایشگاهی کاهش می یابد.
کلید واژگان: شبکه های آبیاری و زهکشی، فرضیه ی دی مارچی، ظرفیت تخلیه سرریزهای جانبیThe side weirs are widely used in sewage networks to aerate streams, irrigation and drainage networks to control water levels for dewatering, rivers for coastal management, and flood management of dams. One of the newest types of weirs researchers have considered in recent years is the piano key weir. Piano key weirs have a higher efficiency than other weirs due to their special geometry, especially the presence of upstream and downstream overhangs, as well as inlet and outlet keys. The use of piano key weirs as side weirs has received less attention from researchers, and because these weirs show better performance in discharge, more and more research is needed. The main objectives of the present study are first to investigate the effect of trapezoidal piano key weir height as one of the geometric parameters affecting the discharge coefficient and second to investigate the water surface profiles at the upstream and downstream ends and within the location of the weir in the main channel. In parallel with the main objectives, the study of the Dimarchi hypothesis in estimating the discharge coefficient and the study of discharge efficiency of the trapezoidal piano key is also followed. In this regard, four models of trapezoidal piano key overflow with a height of 10, 15, 20, and 25 cm (TPKSWp10, TPKSWp15, TPKSWp20, and TPKSWp25), a labyrinth trapezoidal weir model with a height of 20 cm (TNRSW) and also rectangular sharp crest weir as The control model (Lisw) was tested under the subcritical flow with the Froude numbers in the range of 0.10 to 0.74. De Marchi, in 1934, assuming that the specific energy was constant at the upstream and downstream ends, calculated an equation for estimating the discharge coefficient of the side weirs that were related to the hydraulic parameters of the flow at both the upstream and downstream ends of the weir. In this study, the main hypothesis for estimating the piano key weirs' discharge coefficient is the Di Marchi hypothesis. The results show that, firstly, due to the specific energy changes at the upstream and downstream ends of the trapezoidal piano key models (ΔE/E1), especially in the TPKSWp10 and TPKSWp15 models, and the occurrence of hydraulic jump that affects the essence of the flow, use the Dimarchi hypothesis And comparing the discharge coefficients of trapezoidal piano key side weirs should be done with caution. The discharge capacity of the side weirs is defined as the ratio of flow spill from them to the inflow to the main channel. The results of this study show that the discharge capacity of trapezoidal piano key weirs increases with increasing height due to the more uniform water surface profile, reducing the interference of the outlet blades of the inlet and side crest and reducing the vortex in the inlet openings and faster exiting than the outlet keys. In the TPKSWp25 model, the discharge capacity is 2.60 times higher than the Lisw, and for the TPKSWp20, TPKSWp15, and TNRSW models, it is 1.92, 1.59, and 1.38 times higher than the Lisw, respectively. In the present study, two types of diagrams have been used to investigate the effect of the height of trapezoidal piano weirs on the water surface profile due to the complexity of the flow pattern and the simultaneous effect of geometric and hydraulic parameters of the weir and better analysis of these parameters on the water surface profile Also, the water level decreases in the longitudinal section Z*=1 (on the crest weirs) and at the upstream end of the weir due to the increase in the longitudinal acceleration of the flow and being affected by the suction of the flow by the weir in this range in all experimental models. This water level reduction for TPKSWp15,20,25 models and TNRSW models is almost the same and equal to 25%.
Keywords: Irrigation, drainage networks, Dimarchi hypothesis, the discharge capacity of side weir -
دریچه ها سازه هایی جهت کنترل جریان هستند که در کانال های آبیاری مورداستفاده قرار می گیرند. در این بین، دریچه های سالونی دارای قابلیت های بسیار کارآمدی ازجمله کنترل و تنظیم ارتفاع آب در بالادست جریان، خودکارسازی، مصرف انرژی کم تر نسبت به انواع دیگر دریچه ها (مانند دریچه های کشویی، قطاعی و...) و امکان عبور اجسام شناور هستند. دریچه های سالونی بیضوی از انواع نوین دریچه های سالونی هستند که با هدف افزایش ضریب دبی نسبت به انواع دیگر دریچه های سالونی در نظر گرفته شده اند. پژوهش پیش رو با هدف مدل سازی دریچه های سالونی بیضوی در پنج نسبت بیضوی متفاوت همراه با تبدیل ناگهانی در کانال، با استفاده از نرم افزار Flow3d انجام گرفت. کلیه مدل ها در سه دبی 25، 35 و 45 لیتربرثانیه و در سه بازشدگی 20،30 و 40 سانتی متر در نظر گرفته شده و با مدل آشفتگی RNG شبیه سازی مورد انجام قرار گرفته است. نتایج نهایی نشان داد که با افزایش نسبت بیضوی از 7/0 تا 28/1، مقادیر استهلاک انرژی نسبت به انرژی اولیه، از هشت تا 20 درصد کاهش خواهد داشت. در بررسی تنش برشی کف نیز نتایج نشان داد که با افزایش نسبت بیضوی به طور متوسط تنش برشی 52 درصد کاهش پیدا می کند. در بخش بررسی کیفی گردابه های جریان نیز نتایج نشان داد در نسبت های بیضوی بزرگ تر از یک، جریان های گردابه ای و انحراف جریان از مسیر کم تر می شود و سرعت جریان از 22 تا 54 درصد کاهش می یابد.
کلید واژگان: استهلاک انرژی، بازشدگی، تبدیل ناگهانی، تنش برشی، نسبت بیضوی، Flow3DGates are Flow control structures used in irrigation canals. In the meantime, Lopac Gates have very efficient capabilities such as controlling and regulation the level of water upstream, automation, lower energy consumption than other types of gates (like sliding gate, radil gate) and the possibility of passing floating objects. Elliptical Lopac gate (ELG) are one of the new types of lopac gates that are intended to increase the discharge coefficient compared to other types of lopac gates. The present study was conducted with the aim of modeling ELG in five different elliptical ratios with sudden transition in the channel using Flow3d software. All models are considered in three discharges of 25, 35 and 45 liters per second and in three openings of 20, 30 and 40 cm and simulation has been done with RNG turbulence model. The final results showed that by increasing the elliptical ratio from 0.7 to 1.28, the energy consumption gates will decrease from eight to 20 percent compared to the initial energy. In the study of floor shear stress, the results show that by increasing the elliptical ratio, the average shear stress decreases by 52 percent. In the section on flow vortices, the results show that in elliptic ratios greater than one, vortex currents and current deviation from the path are reduced and the flow rate decreases from 22 to 54 percent.
Keywords: Elliptical ratio, Energy consumption, Flow3D, Opening, shear stress, Sudden transition -
The high flow velocity downstream of weirs and gates can cause the destruction of erosive beds in rivers or even non-erosive channels. To reduce the flow's kinetic energy, structures are needed to consume this energy. Expansion basins are often used downstream of structures such as weirs, gates, and chutes to increase energy dissipation in hydraulic jumps. Various methods are used to stabilize asymmetric hydraulic jumps in abrupt expanding channels. In this study, the interaction of multiple submerged water jet injection systems with S-type hydraulic jump for stabilizing and stabilizing the hydraulic jump was investigated. The different configurations of the jet system were tested with Froude numbers 7.4, 8.7, and 9.5, and finally, three optimal configurations were selected as configurations 1, 2, and 3. In order to investigate the performance of the jet injection system under other hydraulic boundary conditions, flow velocities downstream of the jet system were measured for three optimal configurations with different depths of the tailwater. Comparison of the results of using a water jet injection system with S-type hydraulic jump showed that the energy and momentum correction coefficients in all different configurations were significantly reduced. The highest relative energy loss was observed in configuration 3, equal to 68.42%. The results showed a good performance of the jet injection system in stabilizing the asymmetric hydraulic jump S and reducing the length of the stilling basin.Keywords: Asymmetric Hydraulic Jump, Water Jet Injection System, Expanding Channels, Energy Loss, Stilling basin
-
پرش هیدرولیکی نوعی پدیده پیچیده سه بعدی است که به وفور در رودخانه ها و کانال های روباز دیده می شود. مقاومت هیدرولیکی گیاهان کارکرد زیادی در هیدرودینامیک رودخانه ها با دشت های سیلابی طبیعی گسترده دارد. پوشش گیاهی به میدان جریان نفوذ می کند و باعث ایجاد نیروی مقاوم و در پی آن، اتلاف انرژی می شود. هدف از این تحقیق، بررسی اثر تراکم و ارتفاع پوشش، بر هیدرولیک جریان در پرش هیدرولیکی و پارامترهای مربوط به جریان دوفازی آب هوا با استفاده از المان های استوانه ای شکل از جنس آهن گالوانیزه با قطر همگون 7 میلیمتر به عنوان پوشش گیاهی است. به این ترتیب، تاثیرات همراه با تنوع پوشش و یا خم شدن در نظر گرفته نمی شوند. به این منظور، چهار فرم بستر زبر، در دو حالت زبری پیوسته و غیر پیوسته و با دو ارتفاع 5/1 و 3 سانتیمتر استفاده شده و نتایج با داده های مربوط به بستر صاف به عنوان مرجع، مقایسه شد. آزمایش های مورد نیاز این مطالعه در فلومی مستطیلی افقی با عرض 30 سانتیمتر، در محدوده اعداد فرود بین 5/5 >1Fr > 5/1 انجام شد. اندازه گیری و تعیین پارامترهای مشخصه مربوط به جریان آب هوا، توسط دستگاه پروب الکتریکی دو سوزنی که در این تحقیق طراحی، توسعه و واسنجی شده است، انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد وجود پوشش در کف کانال موجب افزایش هوادهی از طریق افزایش جزء خالی در طول غلتاب پرش شده و از طرفی، با افزایش نیروی مقاوم و تنش برشی در بستر سبب کاهش اعماق مزدوج و طول غلتاب پرش می شود؛ که این افزایش و کاهش، بسته به مقدار عدد فرود و ارتفاع و تراکم زبری ها است.کلید واژگان: پرش هیدرولیکی، پروب رسانای دو سوزنی، پوشش گیاهی غیر منعطف، جریان آب هواHydraulic jumping is a complex three-dimensional phenomenon which is frequently observed in open channel flow such as rivers. The hydraulic resistance of vegetation plays a major role in the hydrodynamics of rivers with extensive natural floodplains. Vegetation penetrates the flow field and creates resistant force and, consequently, energy dissipation. In this study, the effect of vegetation density and height on flow in a hydraulic jump and parameters related to two phase Air-water flow are examined using cylindrical elements made of galvanized iron with a homogeneous diameter of 7 mm as vegetation. Thus, neither the effects of plant diversity nor flexibility have been considered. For this purpose, four forms of rough bed were used in two modes of staggered and collocated grid roughness with two heights of 1.5 and 3 cm, and the results were compared with data on smooth bed as a reference. Experiments were conducted in a horizontal rectangular flume with a width of 30 cm, in the range of upstream Froude numbers between 1.5 Fr1 5.5. Air-water flow measurements were conducted with a dual-tip conductivity probe, which was designed, developed and calibrated in this research. The results of this study showed that the presence of vegetation increases aeration by increasing the void fraction in a jump roller. And on the other hand, increasing the resistant force and shear stress in the bed reduces conjugate depths and roller length. This increase and decrease depends on the upstream Froude numbers, height and density of vegetation.Keywords: Air–water two-phase flow, Hydraulic jump, dual-tip conductivity probe, rigid vegetated bed
-
در این پژوهش به بررسی پارامترهای انتشار و پیشروی جریان در محیط بی نهایت کم عمق پرداخته شده است.نتایج نشان داد که با افزایش عدد فرود ضریب انتشار کاهش می یابد این کاهش به دلیل افزایش سرعت ورودی سیال جت و افزایش ممنتم جریان می باشد. از طرفی نتایج نشان دادکه در شرایط یکسان، سیال با غلظت بیشتر ضرایب انتشار بالاتر و طول پیشروی کمتری دارد. همچنین در این تحقیق با در نظر گرفتن الگوی حرکت جریان، پهنه ی انتشار سیال آلاینده در محیط پذیرنده، نسبت به عدد فرود اولیه دسته بندی شد. بررسی ها نشان می دهد که جریان آلاینده با عدد فرود بیشتر از 5 نحوه ی پخشیدگی مرزهای حرکتی آلاینده تقریبا مشابه به معادله سهمی درجه دو می باشد. ضرایب a،bوc سهمی برای هر آزمایش به طور مجزا محاسبه شد. این در حالیست که برای جریان هایی با عدد فرود بیشتر از 5 پهنه ی پخشیدگی جریان تقریبا مشابه به معادله بیضوی است. برای این قسمت معادله ی ریاضی-تجربی 3 بعدی (x,y,t) بدست آورده شد. از طرفی نتایج نشان داد که با افزایش عدد فرود چگال در تمامی غلظت ها پارامتر پیشروی جریان افزایش می یابد. این در حالیست که برای تمامی غلظت ها این روند با آهنگ تقریبا ثابتی تغییر می کند. همچنین نتایج بدست آمده حاکی از وابسته بودن پارامتر پیشروی نسبت به عدد رینولدز و عدد وبر است. تاثیر موثر عدد های رینولدز و وبر بر پخشدگی و پهنه ی جریان نشان می دهد که در تمامی غلظت ها تا محدوده ای،بسیار تاثیر گذار بوده است و از یک مرزی به بعد تاثیر تقریبا ناچیزی داشته است.کلید واژگان: جت سطحی دایره ای، پخشیدگی، بی نهایت کم عمق، جریان چگالCircumstances of Extremely shallow acceptor will have a significant impact on the diffusion of contaminants flow. In this study, diffusion and progression parameters in extremely shallow ambient have been investigated. The results showed that the diffusion coefficient decreases with increasing Froude number. This is due to increasing the fluid jet input speed and momentum. On the other hand the results show that, the fluid with a higher concentration has higher diffusion factors and less progression length under the same circumstances. Also diffusion of contaminants fluid in the acceptor ambient, were classified with the initial Froude number due to flow pattern. Studies show that in contaminants flow with Froude number greater than 5, diffusion boundaries are almost similar to the second-order parabolic equation. Coefficients a, b and c were calculated separately for each experiment. While for flows with Froude number lessr than 5, diffusion expanse of flow is almost similar to the oval equation. The 3D mathematical-experimental equation(x, y, t) was obtained for this part. More results show that at all concentrations, the progression parameters increased with increasing densitometry Froude number. While this process changes in a constant rate for all concentrations. The results also indicate dependence of progression parameter to the and Weber number. The effectiveness of Reynolds and Weber numbers on diffusion and flow region shows that they are effective in all concentrations up to specific amount, and negligible after this amount.Keywords: circural surface jet, Diffusion, extremely shallow, Dense Flow
-
از عوامل مهم تاثیر گذار بر کاهش امواج توسط پوشش های درختی، نسبت استغراق (نسبت عمق آبگرفتگی درختان به ارتفاع آنها) است. در این پژوهش، آزمایش های جامعی در کانال موج برای ارزیابی تاثیر پوشش درختی در حالت استغراق و غیراستغراق بر میرایی امواج شکنا به اجرا درآمد و ساقه های چوبی درختان با قطر 1 سانتی متر به عنوان کمربند سبز شبیه سازی شده در معرض هجوم امواج شکنا با ارتفاع های متفاوت قرار گرفتند. روش اندازه گیری بر مبنای جذب مومنتم است و نیروی موج وارد شده بر قسمت متحرک فلوم با طولی معادل یک متر که در بخش میانی فلوم قرار گرفته با استفاده از روش اندازه گیری مستقیم و توسط حسگر بار دینامیکی اندازه گیری شد. آزمایش ها با آرایش موازی 10×10 در شیب ثابت صفر، یازده ارتفاع موانع از 10 تا 30 سانتی متر و ده ارتفاع متفاوت موج بررسی شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان داد در تولید امواج با ویژگی های یکسان، هنگامی که موانع از حالت غیراستغراق به حالت استغراق تغییر یابند، نیروی جذب شده موج بسیار کاهش می یابد. بیشترین کاهش مشاهده شده، معادل 63/41 درصد، هنگامی است که موانع به یک سوم ارتفاع اولیه خود (از ارتفاع 30 سانتی متر در حالت غیرمستغرق به 10 سانتی متر در حالت مستغرق) می رسند و ارتفاع موج 13 سانتی متر است.
کلید واژگان: کمربند سبز، میرایی امواج شکنا، نسبت استغراق، نیروی جذب شده موجIntroductionForests as Green Belt reduce the height and energy of waves passing through them, reducing their ability to erode sediments and to cause damage to structures such as dikes and sea walls, (Mclvor and et all.,2012). It is well-accepted that wave attenuation by emergent and submerged vegetation is a function of plant characteristics as well as hydrodynamic conditions, (Augustin et al., 2009). (Hirashi and Harada, 2003) showed that the pressure difference on the sides of the green belt is mainly due to drag resistance. this study a new and unique method based on the principle of momentum and direct force measurement has been used to measure wave energy decay simulated by the Green Belt.Most previous studies have been conducted to analyze the wave forces on emergent structures and obstacles. Relative submergence is considered to be the relative roughness of trees and is a factor influencing the resistance of the forest to the passage of waves, (Davoudi et al., 2016). So the resistance of the canopies in the submerged state is one of the important factors in wave damping. Also, in previous studies, variable still water depth has been considered to create different ratios of submergence, which will change the characteristics of the wave. Therefore, in the present study, decided that the resistance of the canopy against broken waves in the submerged state would be determined by changing the height of the obstacles, which will be examined in this study (Figure 1).Figure 1-- Schematic view of the Rigid vegetation with different relative depth of submergence
MethodologyExperiments were conducted in the Hydraulic Modeling Laboratory of the Faculty of Water Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, in a 8.3×0.8×0.55 rectangular flume called Knife Edge Flume. Flume has Plexiglas sidewalls and bed and designed to measure the force exerted by the wave force on the barriers at its shore by means of a dynamic load cell installed between the movable and fixed parts of the flume. At the beginning of the experiments, wooden circular cylinders with 1 cm in diameter, fixed parallel arrangement were placed in the moving part of the flume with constant slope of zero. By changing the height of obstacles and generating breaking waves with constant height the absorption force by the canopies was monitored via an electrical display connected to the dynamic load cell.
Results and DiscussionThe submerged ratio of tree canopies is equal to height of inundation depth to height of trees. Therefore, in the submerged state, the ratio is greater than one, and in the emergent state it is less than one. What is important in this study is that different ratios of immersion with different heights of barriers have been created.
Keywords: Green Belt, submerged ratio, wave absorption force, wave attenuation -
سازه جت هیدرولیکی غیرهمفاز از جمله سازه های حفاظتی جدید پیشنهاد شده جهت کنترل فرسایش در قوس بیرونی رودخانه هاست. در این روش یک لوله منفذدار در امتداد قوس روی بستر قرار گرفته که دبی هوا از دو انتهای آن به درون جریان اصلی تزریق می شود. براساس مطالعات گذشته پارامترهای زیادی بر بازدهی این سازه می توانند موثر باشند که موضوع مورد مطالعه در این تحقیق است. در این مطالعه به بررسی مورفولوژی بستر و الگوی جریان در یک کانال قوسی 90 درجه با نسبت شعاع به عرض 4 که در محدوده قوس های ملایم می باشد، تحت تاثیر 4 عدد فرود (37/0، 41/، 45/0 و 47/0) پرداخته شده است. نتایج نشان دادند با نصب سازه جت غیر همفاز ماکزیمم آبشستگی موجود در قوس بیرونی به میانه فلوم منتقل شده است. از طرفی با کاهش فاصله لوله متخلخل از قوس بیرونی در فواصل صفر، 25/6 و20درصد از قوس بیرونی، مقدار آن کاهش و به ترتیب مقدار آن 9/87، 5/54 و 15/15 درصد کاهش یافت. همچنین حضور سازه در قوس بیرونی با ایجاد جریان ثانویه، منطقه ماکزیمم سرعت را در مقاطع 45 و 70 درجه به ترتیب 4/53 و 82 درصد از قوس خارجی دور نموده است.
کلید واژگان: قوس رودخانه، جت هیدرولیکی غیرهمفاز، آبشستگی، رسوبگذاری، جریان ثانویهSome events such as scour and deposition in rivers may endanger the stability of the outer bank’s bend and reduce the navigable width of them. So far, different techniques have been developed to control this phenomena such as bottom vanes, submerged groynes, bandal-like structures. In the present study, the influences of non-phase hydraulic jet usage on bed scouring and deposition in a 90 bend has been investigated experimentally. Experiments were conducted in a experimental channel to measure the variations of bed topography under a clear water condition. The90 bend is connected to an upstream straight reach 5 m long and a downstream straight reach 3 m long. The channel was rectangular having 70c m width and 280cm radius of bend to centerline. (R/B=4; where R=radius and B=flume width). Four Froude number values including 0.37, 0.41, 0.45 and 0.47 with a constant flow depth of 11cm under clear water condition were used for each test. Bed topography was measured with a laser meter and contour lines were plotted with the Tec plot360software. The scour geometry in a bend depends on channel geometry (channel width, channel , radius and bed slope), flow conditions (depth and discharge or velocity), non-phase hydraulic jet characteristics (length, angle with bank, location in bend), sediment properties (specific gravity, grain size), and fluid parameters (density and viscosity). Therefore, by Using the Buckingham theory and after eliminated the parameters with constant values, the important parameters were q/Q, D/h , Fr and α.Three-dimensional (3D) velocity components were measured using the electromagnetic velocity meter JFE ALEC model ACM3-RS in tests with and without an installed non-phase hydraulic jet. The sampling rate was 20 Hz and time of sampling was 60 seconds. So the minimum 1200 data were collected for each point and their mean was used for determine the 3D flow pattern. The results showed that with installing non-phase hydraulic jet, the maximum scour depth is reduced as much as 77%, 82.7% for Froude numbers equal to 0.37 and 0.41, respectively. It was also found that generally the scour depth occurs away from the outer bank and it was shifted toward the middle parts of the section in the main experiments, which can positively result in the increase in the navigable width and also sediment deposition was observed at the outer bank in some experiment. The results show that non-phase hydraulic jet significantly modified bed topography and reduced the maximum scour depth in outer bank. In this paper to evaluate the effect of space between porous tube and outer bank , three different space (D=0,2.5 and 8 cm) were used. It was found that by decreasing the space between outer bank and porous tube the amount of scour decreases and the maximum scour depth reduced as much as 87.9%, 54.5% and 15.15% for space equal to 0, 2.5 and 8 cm, respectively and it is most efficient when it placed on outer bank. Maximum scour was usually saw near the outer bank, and attributed to the maximum stream wise velocities that occur near the toe of the bank , also the analysis of data have shown that the presence of non-phase hydraulic jet caused uniformity in the velocity distribution at upstream and the high velocity zone moved toward the center of the channel and inner wall. The installing a non-phase hydraulic jet on the outer bank of bend, by its rising velocities, generated a secondary flow that rotates in the sense opposite to the curvature-induced secondary flow. The jet-induced secondary flow cell causes an inwards shift of the cores of maximum streamwise velocity and maximum vertical velocity impinging on the bed, that both of them play an important role in the cour in the outer bank.
Keywords: river bend, non-phase hydraulic jet, scour, sedimentation, secondry flow -
احداث سدهای انحرافی در مسیر رودخانه ها مانع از مهاجرت ماهی ها به بالادست می شوند. به همین دلیل احداث سازه های هیدرولیکی تحت عنوان راه ماهی به منظور استهلاک انرژی و بهبود عبور ماهی ها ضروری می باشد. در تحقیق حاضر سرریزهایw شکل نامتقارن با زوایای راس 40 درجه، سرریز با زوایای راس 30 و 60 درجه و سرریز با زاویه راس 90 درجه طراحی شدند همچنین به منظور شناخت عملکرد هیدرولیکی این نوع از راه ماهی، سه مدل فیزیکی شامل مانع از نوع سرریز wشکل نامتقارن با فاصله نسبی 6/ 0 (30 عدد مانع)، مدل با 15 عدد مانع با فاصله نسبی 2/1 و مدل با 10 عدد مانع با فاصله نسبی 8/1 برای هر سرریز طراحی و اجرا شدند. نتایج نشان داد با افزایش شیب، دبی جریان و فاصله نسبی و با کاهش ارتفاع موانع، ضرایب زبری و استهلاک انرژی کاهش می یابند. بر اساس نتایج به دست آمده در شیب سه درصد ضریب زبری مانینگ از 065/0 در فاصله نسبی 6/0 به 048/0 در فاصله نسبی 8/1 می رسد. جذر ضریب دارسی ویسباخ در شیب مشخص سه درصد از 87/0 به 65/0 در فاصله نسبی 8/1 می رسد. هم چنین نتایج آزمایش ها نشان داد که سرریز دارای زوایای راس 40 درجه و فاصله نسبی 2/1 بهترین شرایط برای عبور ماهی ها به بالادست جریان می باشد.کلید واژگان: راه ماهی، استهلاک انرژی، سرریز w شکل نامتقارن، ضریب زبری مانینگ، بهبود عبور ماهی هاConstruction of diversion dams in the rivers has caused many changes in these areas; so, hydraulic structures prevented the fish migration to the upstream. Then, the construction of hydraulic structures as fish-path for energy dissipation and improving the fishes passage are necessary. In the present study, asymmetrical W shaped Weir are designed with the tip angle of 40 °, and the barriers with 30°, 60°, are designed with the tip angle of 90°. To recognize the hydraulic performance of fish-path, three physical models were designed for any barrier including: 30 barriers of asymmetrical W shaped Weir with 0.6 relative distance, a model with 15 barriers with 1.2 relative distance, and 10 barriers with 1.8 relative distance. Based on the obtained results of increasing slope, flow discharge, relative distance, reducing roughness coefficients of barriers height, and dissipation energy dissipation will reduce. The square root of the ratio of 0.87 to 0.65 Darcy Weisbach on the slope 3 percent in the relative distance reaches 1.8. The results of the experiments show that the overflow with a top angle of 40 degrees and the relative distance of 1.2 would be the best conditions for fish crossings in the upstream flow.Keywords: nergy Dissipation, fishway, Improve Fish Crossing, Manning Roughness Coefficient, W shaped Weir
-
یکی از سازه های نوین تنظیم سطح آب در کانال های آبیاری، دریچه ی سالونی است که دارای مزایای متعددی از جمله روگذر بودن جریان و عدم تجمع رسوبات می باشد. دریچه سالونی-بیضوی نوع جدیدی از دریچه های سالونی است که با هدف ضریب دبی بالاتری نسبت به دریچه سالونی مستطیلی و همچنین عبوردهی راحت تر اجسام شناور در جریان معرفی شده است. در تحقیق حاضر تاثیر تبدیل ناگهانی بر مقدار ضریب دبی دریچه سالونی-بیضوی در شرایط جریان مستغرق به صورت آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بیانگر آن است که ضریب دبی دریچه سالونی بیضوی با تبدیل ناگهانی در حدود 14 تا 73 % نسبت به شرایط هم عرض کانال کاهش می یابد. همچنین ضریب دبی با عدد فرود و زاویه بازشدگی دریچه رابطه مستقیم و با میزان تنگ شدگی کانال ناشی از تبدیل و استغراق دریچه رابطه عکس دارد. در پایان روابط آماری جهت برآورد ضریب دبی دریچه سالونی-بیضوی با تبدیل ناگهانی در شرایط جریان مستغرق با حداکثر خطای 5± و 15± % ارایه گردید.کلید واژگان: دریچه سالونی-بیضوی، ضریب دبی، تبدیل ناگهانی، عدد فرود، زاویه بازشدگیOne of the new structures of water level regulation in irrigation canals is the Lopac gate which has several advantages such as overflow and non-accumulation of sediments. The elliptical-lopac gate (ELG) is a new type of lopac gate that introduces a higher discharge coefficient than the rectangular lopac gate (RLG) as well as the easier passage of floating objects in the flow. In the present study, the effect of sudden transition on the discharge coefficient value of ELG in submerged flow conditions has been evaluated in the laboratory. The results showed that the sudden transition in the ELG reduces the discharge coefficient 14 to 73% compared to the channel width conditions. Also, the discharge coefficient has a direct relationship with the Froude number and opening angle of the ELG and the inverse relationship with the rate of channel narrowing due to the transition and submergence of the ELG. Finally, the empirical equations were presented to estimate the discharge coefficient of ELG with sudden transition under submerged flow conditions with a maximum error of 5% and 15%.Keywords: Discharge coefficient, Elliptical-lopac Gate, Sudden Transition, Froude number, Opening Angle
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.