پروفایل استاد - دانشگاه بوعلی سینا همدان

پروفایل استاد - دانشگاه بوعلی سینا همدان

P.H.D dissertations

مطالعه تاثیر انسداد کالورت بر هیدرولیک جریان و آبشستگی پایین دست
2020
سیلاب به عنوان یکی از مخاطرات طبیعی، همواره یکی از دغدغه های اصلی در علوم آب به شمار می رود و پیش بینی، هدایت و استفاده بهینه از حجم بالای آب در جریان های سیلابی از اهداف دانش روز در این زمینه است. کالورت ها به عنوان سازه ی کنترل و هدایت رواناب سطحی نقش بسزایی در هدایت سیلاب ایفا می کنند که تجربه سیل فروردین ماه 98 در استان گلستان، نمونه بارزی از تبعات عدم جانمایی سازه کالورت در خط ریلی را نشان داد. عدم پیش بینی و پیشگیری از مشکلات جانبی سازه های کنترلی همچون کالورت می تواند به اندازه عدم تعبیه ی سازه ها در پروژه های سیستم جمع آوری و انتقال رواناب مشکل آفرین باشد. به مانند اکثر سازه های هیدرولیکی که همواره جزء سوم سیستم اندرکنشی آب و رسوبات هستند، آبشستگی تهدیدی برای پایداری این سازه ها خواهد بود. از سوی دیگر به دلیل ماهیت رواناب که همواره حاوی مواد زاید و رسوبات معلق است، رسوب-گذاری و انسداد بخش های مختلف سازه (ورودی، داخل مجرا و خروجی) یکی از مشکلات عمده این سازه به شمار می رود. هدف این پژوهش بررسی مشکل انسداد به عنوان مشکل عمده در سازه کالورت و تاثیر آن بر هیدرولیک جریان در کالورت و روند آبشستگی در پایین دست این سازه تحت جریان ماندگار و غیرماندگاراست. در این راستا مدل آزمایشگاهی دو شکل مقطع مختلف مجرای کالورت به صورت دایره ای و مستطیلی طراحی شد. برای هر شکل مقطع دو مدل با تعداد مجرای متفاوت در نظر گرفته شد. یک مدل تک مجرایی با سطح مقطع بزرگ و یک مدل دومجرایی با سطح مقطع کوچک مدل سازی شد. انتخاب مقاطع به نحوی بود که همه مدل ها دارای سطح مقطع نسبتا یکسان بودند. شرایط جریان در دو حالت ماندگار و غیر ماندگار شبیه سازی شد. در حالت ماندگار جریان با سه دبی مختلف شامل دبی طراحی مقطع کالورت و دو دبی کوچکتر و در حالت غیر ماندگار سه هیدروگراف پله ای مورد استفاده قرار گرفت. طراحی انسدادها به نحوی انجام شد که جریان روگذری رخ ندهد. انسدادها در حالت جریان ماندگار به دو صورت صلب و متخلخل با 4 اندازه مختلف طراحی شد. در جریان غیر ماندگار از انسداد صلب استفاده شد. با استفاده از داده های هیدرولیکی بدست آمده، میزان برگشت آب در دبی های کمتر از دبی طراحی، بیشتر بود. با بررسی تاثیر انسداد در مشخصات گودال آبشستگی پایین دست تاثیر شرایط جریان در چگونگی تاثیر انسداد بر خصوصیات آبشستگی مشخص ش
اثرات برهمکنشهای جریان، سازه با رسوبات غیریکنواخت بر آبشستگی پایه پل در حالت تک پایه و گروه پایه
2020
از شاخصترین دلایل تخریب پلها در رودخانه به ویژه در زمان سیلاب، آبشستگی اطراف فونداسیون پایه است. بنابراین، تخمین دقیق حداکثر عمق آبشستگی به منظور حفظ سرمایه مالی و جان انسانها از اهمیت بالایی برخوردار است. اگرچه بیشتر مطالعات پیشین بر اساس بررسی آبشستگی موضعی در تک پایه پل بوده است اما پلهای جدید عموما عریض بوده و برای تحمل بار عرشه پل از گروه پایهها استفاده میشود. در این پژوهش، آبشستگی موضعی در حالت تک پایه و گروه پایه برای رسوبات یکنواخت و غیریکنواخت در شرایط آب زلال به صورت آزمایشگاهی و عددی بررسی شده است. گروههای پایه مورد استفاده در مطالعه آزمایشگاهی متشکل از یک ستون از پایههای استوانهای با فاصله بین پایههای 3 ،2و 4برابر قطر پایه میباشند. مطالعه حاضر ( 40آزمایش آزمایشگاهی) به هدف تعیین اثرات انواع بسترهای رسوبی مختلف ( 5نوع بستر رسوبی) متشکل از ذرات ریز تا درشت در محدوده )1-3/5 mm( d50و انحراف معیار هندسی ( )1/4-3بر عمق آبشستگی برای دو عمق جریان مختلف انجام شده است. متغیرهای مؤثر بر آبشستگی موضعی پایه در این پژوهش شامل زمان ( ،)tدرشتی نسبی ذرات ( ،) dp/d50عمق نسبی جریان ( ) h⁄dpو غیریکنواختی ذرات ( )σgبرای آزمایشهای تک پایه و گروه پایه است که برای حالت گروه پایه، فاصله بین پایهها ( ) s⁄dpنیز به متغیرهای اثرگذار بر فرآیند آبشستگی اضافه میشود. یافتههای تحقیقات آزمایشگاهی به تشریح )1اثرات اندازه ذرات و درجه غیریکنواختی بستر بر عمق آبشستگی و توپوگرافی سطح بستر )2اثرات شرایط متفاوت جریان بر فرآیند آبشستگی و درجه سپرشدگی بستر )3الگوی تکامل زمانی عمق آبشستگی در بسترهای رسوبی گوناگون در آرایش تک ستونی پایهها )4اثرات فاصله بین پایهها بر عمق آبشستگی در طول زمان و عمق تعادل آبشستگی در بسترهای رسوبی یکنواخت و غیریکنواخت و )5عمکلرد معادلات توسعه یافته موجود در تخمین عمق تعادل آبشستگی پرداخته است. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که غیریکنواختی ذرات فاکتور کنترل کننده در آبشستگی پایه است. نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی حاکی از کاهش اثر σgبر عمق آبشستگی با افزایش عمق نسبی جریان میباشد. نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی در حالت گروه پایه نشان داد که با افزایش فاصله بین پایهها، حداکثر عمق آبشستگی در بسترهای رسوبی یکنواخت کاهش یافته است. در حالی که برای بسترهای غیریکنواخت در شرایط یکسان جریان، رو
مقایسه رویکردهای اویلری ( )SOLA-VOFو لاگرانژی ( )MP-SPHدر شبیه سازی موج شوک ناشی از شکست سد
2019
مساله شکست سد عبارت از واژگونی ستون آب ساکن درون یک مخزن منشوری شکل که تحت اثر کشیدن سریع یا رها شدن ناگهانی یک دریچه می باشد. این واژگونی منجر به شکل گیری یک جریان غیرماندگار سریع و توسعه آن به پائین دست می گردد. اهمیت مطالعه این پدیده در پیش بینی خصوصیات هیدرولیکی سیلاب های شدید و ناگهانی، طراحی های مهندسی رودخانه، تعدیل سیل، مدیریت ریسک و برنامه ریزی های تحلیل مخاطره می باشد. پژوهش حاضر با هدف تعیین کارایی روش های اویلری و لاگرانژی حجم سیال ،VOFذرات متحرک نیمه ضمنی MPS و هیدرودینامیک ذرات هموار SPHدر پیش بینی خصوصیات جریان ناشی از شکست سد انجام شد. در این راستا به ترتیب از نرم افزارهای CFDتجاری Particle works ،Flow-3Dو کد منبع باز DUAL SPHysicsبه عنوان ابزار پژوهش استفاده شد. همچنین، اثر شرایط اولیه و هندسه مخزن بر خصوصیات جریان شکست سد روی بستر های ثابت خشک و مرطوب به روش حجم سیال مطالعه گردید. به علاوه، اثر اختلاف تراز رسوبات بستر در محل سد، بر ویژگی های جریان شکست سد روی بستر متحرک به روش VOFمورد مداقه قرار گرفت. در مدلسازی های لاگرانژی به روش ذرات متحرک نیمه ضمنی، اثرات شکل موانع، موانع کف و تنگ شدگی جانبی، ارتفاع سد پائین دست و وجود شکاف در بدنه آن بر جریان شکست سد روی بسترهای خشک و مرطوب مطالعه گردید. نتایج نشان داد که هر سه روش MPS ،VOFو SPHاز دقت مطلوبی در پیش بینی خصوصیات هیدرولیکی و دینامیکی جریان برخوردارند. در این میان، روش های SPHو MPSبه ترتیب بالاترین و پائین ترین دقت را دارند

Master Theses

مطالعه عددی هیدرودینامیک و میزان آبشستگی در اطراف آبشکن چوگانی و مقایسه آن با آبشکن مستقیم
2024
چکیده : فرسایش و آبشستگی از مهمترین مسائل نگران کننده در ارتباط با کناره های رودخانه و سواحل می باشد. استفاده از آبشکن ها از جمله روش های نوین کنترل و کاهش فرسایش می باشد. آبشکن ها سبب انحراف حمله جریان از کناره ها و نواحی بحرانی شده و جریان را به سمت محور مرکزی رودخانه هدایت می نمایند. این پژوهش به منظور بررسی عددی آبشستگی در اطراف آبشکن های Lشکل، مستقیم و چوگانی تحت سه زاویه مختلف 30، 60 و 90 درجه نسبت به ساحل پایین دست کانال ،توسط نرم افزار Flow-3D انجام شده است . در پژوهش حاضر از داده های مطالعه باجلوند استفاده شده است . آزمایش ها در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه بوعلی سینا در فلومی به طول 5/10 متر، عرض و ارتفاع 5/0 متر انجام گرفته است. آبشکن های مورد استفاده در این پژوهش از نوع نفوذناپذیر و غیر مستغرق بود. جهت شبیه سازی آبشستگی حول آبشکن ها، مدل های سه آبشکن چوگانی و Lشکل و مستقیم در سه زاویه مختلف باتوجه به ابعاد آن ها توسط نرم افزار سه بعدی ساخته شد و در برنامه فراخوانی شد. سپس با در نظر گرفتن فیزیک های مسئله مورد نظر به شبیه سازی پرداخته شده است و سپس جهت شبیه سازی بهینه ترین تعداد سلول و مش بلوک انتخاب شده است و مدل آشفتگی RNG به عنوان بهترین مدل آشفتگی جهت شبیه سازی مورد نظرانتخاب شد. میزان درصد خطای نتایج عددی و آزمایشگاهی بین 33/2 تا 5/9 درصد براورد شد. نتایج عددی نشان داد مقدار حداکثر آبشستگی آبشکن چوگانی با زاویه 90 درجه 59/18درصد نسبت به 60 درجه و مقدار حداکثر آبشستگی در آبشکن چوگانی در زاویه 60 درجه نسبت به 30 درجه 7/13 درصد افزایش یافته است.همچنین مقدار حداکثر آبشستگی آبشکن Lشکل با زاویه 90 درجه 72/16درصد نسبت به 60 درجه و مقدار حداکثر آبشتگی در آبشکن 60 درجه نسبت به 30 درجه 26/15 درصد افزایش یافته است. با توجه به حل عددی، در حالت کلی می توان گفت که چاله آبشستگی آبشکن های چوگانی کوچکتر از آبشکن های L شکل و چاله آبشستگی آبشکن های L شکل کوچکتر از آبشکن مستقیم می باشد. با افزایش زاویه آبشکن ها از 30 به 90 درجه حداکثر عمق حفره آبشستگی در آبشکن های چوگانی 33/42 درصد و در آبشکنهای L شکل44/33 درصد افزایش می یابد.
ساخت و آزمون عملکرد توربین پیچ ارشمیدس در مقیاس آزمایشگاهی
2023
اخیرا، توربین پیچ ارشمیدس به عنوان یک وسیله تبدیل انرژی جنبشی و پتانسیل آب در دبی و ارتفاع پائین به انرژی الکتریکی مورد توجه قرار گرفته است. اجزاء اصلی هندسی توربین شامل پره ها، قطر و گام پیچ می باشد. با عبور جریان از فضای بین پره ها که باکت نامیده می شود و تحت تاثیر نیروی مماسی آب بر پره ها، توربین پیچ ارشمیدس به چرخش در می آید. این چرخش توسط یک ژنراتور به نیروی الکتریکی تبدیل می گردد. در یک دهه اخیر، مطالعات زیادی در زمینه افزایش راندمان توربین انجام گرفته است. بیشتر این مطالعات در جهت بهینه سازی پارامترهای هندسی و تاثیر آن بر راندمان پیچ صورت پذیرفته است. در ایران، مطالعات انجام گرفته به صورت روش های عددی بوده و تاکنون نمونه آزمایشگاهی معتبر مورد مطالعه قرار نگرفته است. در تحقیق حاضر، برای اولین بار یک مدل آزمایشگاهی به روش تولید سنتی با استفاده از فرایندهای فلزکاری متعارف که در صنعت استفاده می شود، ساخته شد و با هدف بررسی عملکرد آن در شرایط مختلف هیدرولیکی در فلوم آزمایشگاهی دانشگاه بوعلی سینا نصب گردید. هشت دبی 3/1، 5/1، 7/1، 9/1، 1/2، 3/2، 5/2 و 7/2 لیتر در ثانیه آزمایش شد. در هر دبی، سه زاویه استقرار یا قرارگیری 21، 24 و 27 درجه بررسی شد. همچنین، برای هر زاویه استقرار سه وضعیت استغراق 50 درصد، 75 درصد و 100 درصد در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که راندمان توربین با افزایش دبی افزایش می یابد و توربین در زاویه استقرار 24 درجه دارای بهترین عملکرد است. نتایج حاصل از ایجاد استغراق نشان داد که استغراق 50 درصد باعث افزایش راندمان شده و با بالا رفتن استغراق راندمان به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. بهترین راندمان در دبی 7/2 لیتر در ثانیه، زاویه استقرار 24 درجه و استغراق 50 درصد برابر با 5/58 درصد بدست آمد.
مقایسه میزان آبشستگی پایه پل در رسوبات شکسته شده و طبیعی
2023
آبشستگی پایه پل یکی از مهم ترین مسائل در مهندسی رودخانه و نگرانی ها در ایمنی پل ها است. به طور کلی آبشستگی ناشی از فعالیت فرسایشی جریان است که سبب حمل رسوبات در بستر رودخانه می شود. از عوامل عمده ی تخریب پل ها میتوان به آبشستگی موضعی اطراف پایه های آنها اشاره کرد. پل ها از جمله مهم ترین و کاربردی ترین سازه های رودخانه ای هستند که از گذشته تا به امروز برای تسهیل حمل و نقل مورد استفاده قرار گرفته اند ولی همه ساله به دلیل بروز سیلاب های متعدد، در زمانی که نیاز بیشتری به آن ها داریم دچار تخریب و آسیب دیدگی می شوند.در این پژوهش در قالب 6 آزمایش و 2 بستر رسوبی مختلف طبیعی رودخانه ای و شکسته شده ی آزمایشگاهی در 3 جریان 4، 6و8 لیتر بر ثانیه صورت گرفته است. فلوم موجود در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه بوعلی سینا دارای 10 متر طول، 5/0 متر عرض و شیب بستر 002/0 بود. پایه دایره ای به قطر 4 سانتی متر برای انجام آزمایش ها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان می دهند در این پژوهش برای هر دو رسوب به ترتیب از دبی های 4 ، 6 و 8 لیتر بر ثانیه استفاده شد ، میزان عمق آبشستگی در رسوب شکسته شده به ترتیب 4،2و6 سانتی متر اندازه گیری شد، این در حالی است که در رسوب رودخانه ای با تکرار همان دبی های قبلی میزان آبشستگی به ترتیب 5،3و7 سانتی متر مشاهده شد،به این ترتیب مشخص شد که میزان عمق آبشستگی در رسوب گرد رودخانه به مراتب بیشتر از رسوب شکسته شده آزمایشگاهی است.به طور کلی نتایج نشان داد که با افزایش شدت جریان عمق آبشستگی افزایش خواهد یافت. به طور کلی میتوان گفت شکل فیزیکی رسوب بستر تاثیر زیادی در میزان آبشستگی پایه پل دارد،به طوری که در پژوهشی که انجام شد مشاهده شد که میزان آبشستگی در رسوبات گرد رودخانه ای به دلیل گرد و کروی بودن رسوبات بیشتر اتفاق می افتد زیرا با افزایش شدت جریان به دلیل کروی شکل بودن ذرات روی هم میغلتند و به راحتی جا به جا میشوند و گودال آبشستگی ایجاد میشود نتایج حاصل از شبیه سازی توسط نرم افزار Flow-3D با نتایج آزمایشگاهی مورد صحت سنجی قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که مدل عددی دارای بیش برآورد در تخمین عمق آبشستگی بوده است و درصد خطای حاصل از آن بین 5تا 16درصد متغیر می باشد.
آبشستگی پایه پل در رسوبات یکنواخت و غیریکنواخت در حالت با طوقه و بدون طوقه
2023
آبشستگی پایه پل یکی از عوامل اصلی تخریب پل ها در سراسر جهان است.آبشستگی تعاریف متعددی دارد از جمله: وقوع فرسایش بستر و کناره ی آبراهه در اثر عبور جریان آب یا فرسایش بستر در پایین دست سازه های هیدرولیکی به علت شدت جریان زیاد و یا وقوع فرسایش بستر در اثر به وجود آمدن جریان های متلاطم موضعی. روش های مختلفی برای مقابله با آبشستگی پیشنهاد شده است..استفاده از طوقه یکی از روش های مؤثراصلاح الگوی جریان در کاهش آبشستگی در اطراف تکیه گاه و پایه پل است. طوقه صفحه ای است که در ارتفاعات مختلف پایه پل و معمولاً نزدیک بستر در اطراف پایه قرار میگیرد. طوقه، جریان را به دو ناحیه بالا و پایین طوقه تقسیم میکند.ناحیه بالای طوقه به عنوان یک مانع در مقابل جریان رو به پایین عمل میکند و قدرت جریان رو به پایین را در اثر برخورد با طوقه کاهش میدهد. در ناحیه پایین طوقه، قدرت جریان رو به پایین و در نتیجه گرداب نعل اسبی کاهش مییابد. کارایی یک طوقه به اندازه و محل قرارگیری آن بر روی پایه نسبت به بستر، بستگی دارد. بدین منظور ضمن بررسی توسعه زمانی آبشستگی الگوی جریان در اطراف گروه پایه دایره ای و اثر طوقه بررسی شده است در این پژوهش 20 آزمایش در قالب بستر رسوبی مختلف و همراه با طوقه و بدون طوقه و در سه نوع شدت جریان 4و6و8 لیتر بر ثانیه در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه بوعلی سینا برقرار شد. فلوم موجود در این آزمایشگاه دارای 10 متر طول5/0 متر عرض و شیب بستر 002/0بود پایه دایره ای به قطر 4 سانتیم تر برای انجام آزمایش ها مورد استفاده قرار گرفت به طور کلی نتایج نشان داد که با افزایش شدت جریان عمق آبشستگی افزایش خواهد یافت اما این موضوع در نوع بسترهای مختلف متفاوت بود. عمق آبشستگی در بستر رسوبی غیر یکنواخت در حالت بدون طوقه و همراه با طوقه به ترتیب درصد18 و53 نسبت به بستر رسوبی یکنواخت کاهش یافته است. همچنین کمترین میزان عمق آبشستگی در رسوبات و حالت طوقه بوده است. نتایج حاصل از شبیه سازی توسط نرم افزار Flow3D با نتایج آزمایشگاهی مورد صحت سنجی قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که مدل عددی دارای بیش برآورد در تخمین عمق آبشستگی بوده است و درصد خطای حاصل از آن بین 2 تا13 درصد متغیر می باشد. همچنین نمودار ها و تصاویر حاصل از برنامه عددی Flow-3d دارای تشابه مناسبی با تصاویر در آزمایشات آزمایشگاه دارد
بررسی استفاده هم زمان آبشکن و ریپ رپ بر کاهش آب شستگی تکیه گاه
2022
چکیده: تکیه گاه ها به عنوان یکی از سازه های مهم همواره در خطر آب شستگی قرار دارند . بنابراین راه های کاهش عمق آبشستگی مورد توجه بوده است. این پژوهش در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا انجام گرفت. فلوم مورد استفاده دارای طول 5/10، عرض و ارتفاع 5/0 متر می باشد. در این آزمایش به بررسی و مقایسه تاثیر مدل های مختلف تکیه گاه شامل مستطیلی،دایره و ذوزنقه ای بر میزان آبشستگی پرداخته شده است. هم چنین به منظور حفاظت از تکیه گاه در برابر آبشستگی از آب شکن و سنگ چین نیز استفاده شده است. آبشکن دارای ارتفاع 25 و عرض 6 سانتی متر در فاصله 40 سانتی متر در بالادست تکیه گاه نصب شده است. هم چنین از پوشش سنگ چین در پای تکیه گاه ها برای کاهش عمق آبشستگی استفاده شده است. سنگ چین حفاظتی دارای قطر متوسط یک سانتی متر می باشد که در اطراف تکیه گاه های موجود روی بستر استفاده، و تاثیر آن برمیزان آبشستگی مورد بررسی قرار گرفت. تکیه گاه های استفاده شده دارای عرض یا عمق ثابت10 ، ارتفاع 40 و طول 20 سانتی متر هستند و به دیواره فلوم نصب شده اند. نتایج نشان داد که با افزایش دبی جریان میزان آبشستگی نیز بیشتر می شود و بیشترین مقدار آبشستگی نیز مربوط به تکیه گاه مستطیلی است. استفاده از آبشکن محافظ و سنگ چین در بهبود مقدار عمق آبشستگی موثر بوده اند. بهترین حالت از نظر حداقل مقدار آبشستگی ، حالت تکیه گاه دایره ای با سنگ چین و آبشکن می باشد. مقدار آبشستگی تکیه گاه ذوزنقه ای حد فاصل بین دو تکیه گاه مستطیلی و دایره ای است. استفاده از پوشش سنگ چین تا حد زیادی روند آبشستگی به ویژه در لبه ابتدایی تکیه گاه ها را کاهش داده و با ایجاد پدیده سپرشدگی مانع از ایجاد گودال و افزایش عمق آن شده است.
بررسی عددی عمق نسبی جریان بر آبشستگی موضعی پایه پل در رسوبات یکنواخت
2022
با توجه به این که همه ساله شکست پل ها سبب بروز خسارت های جانی و مالی شده است. درنتیجه شناخت پدیده آبشستگی موضعی که بزرگ ترین عامل بروز این نوع خسارت ها می گردد حائز اهمیت است. این پدیده که به صورت خاموش عمل می کند و در طول زمان موجب شست وشوی پایه های پل می گردد که درنهایت شکست پایه پل و از بین رفتن آن را به همراه دارد. درنتیجه شناخت این پدیده و عوامل مؤثر در ایجاد آن سبب شناخت بهتر آن و موجب پیشگیری در ایجاد این پدیده می گردد. یکی از پارامترهای بسیار مهم در وضعیت گودال آبشستگی و تعیین حداکثر عمق آبشستگی، اثرات عمق نسبی جریان می باشد. به همین دلیل دراین پژوهش سعی خواهد شد به بررسی اثرات عمق جریان در یک بازه وسیع بر حداکثر عمق آبشستگی و وسعت گودال آبشستگی پرداخته شود. همچنین سعی بر بررسی دقیق اثرات عمق جریان و ارائه معیار جدیدی برای جریان عمیق دارد. علاوه بر این، دراین مطالعه سعی می شود تا رابطه جدیدی بین حداکثر عمق آبشستگی و عمق نسبی جریان توسعه داده شود. نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر این است که معیارهای بیان شده توسط دانشمندان دیگر اشتباه بوده است. و دراین پژوهش معیار h/d_p ≥3 برای اصلاح این معیارهای ارائه شده توسط دانشمندان گذشته معرفی می گردد. همچنین نتایج به دست آمده بیانگر این است که تا عمق نسبی 10 سانتی متر با افزایش عمق، عمق آبشستگی نیز افزایش می یابد (یعنی متناسب با عمق جریان، عمق آبشستگی افزایش می یابد). از عمق 12 سانتی متر به بعد با افزایش عمق، عمق آبشستگی متناسب با عمق جریان عمل نمی کند ( دراین صورت عمق جریان در مقایسه با اعماق قبلی کمتر تغییر می کند).
تاثیر ارتفاع و موقعیت عمودی شکاف در کاهش عمق آبشستگی پایه پل دایره ای در رسوبات غیر یکنواخت و غیر چسبنده
2021
آبشستگی از مهم ترین عوامل تخریب پایه ی پل هاست. یکی از راه هایی که باعث کاهش قدرت جریان سیستم گردابی در مکانیزم آبشستگی می شود، استفاده از شکاف در پایه ی پل است. با توجه به این که رسوبات رودخانه ها از مصالح طبیعی (رسوبات غیریکنواخت) می باشد بررسی تاثیر و عملکرد شکاف در رسوبات غیریکنواخت حائز اهمیت است. در این پژوهش آزمایشگاهی، سه دبی (8، 10 و 12 لیتر بر ثانیه) و سه مدل شکاف، به همراه پایه بدون شکاف به عنوان پایه شاهد، در رسوبات یکنواخت و غیریکنواخت با اندازه متوسط یک میلی متر و انحراف معیار هندسی به ترتیب 1٫3 و 2 بررسی شد. نتایج نشان داد با تبدیل رسوبات یکنواخت به غیریکنواخت تا 77 درصد از عمق آبشستگی در مدل های مختلف پایه کاسته می شود. برای دو نوع شکاف با ابعاد یکسان، شکافِ هم تراز با بستر تاثیر بیشتری نسبت به شکاف نزدیک به سطح آب دارد. افزایش ارتفاع شکاف هم تراز با بستر به اندازه 2/6 سانتی متر (حداکثر عمق آبشستگی در دبی 12 لیتر بر ثانیه برای پایه شاهد در رسوبات یکنواخت) در زیر بستر در رسوبات یکنواخت و غیر یکنواخت، منجر به کاهش عمق آبشستگی به طور میانگین به ترتیب 47 و 43 درصد نسبت به پایه شاهد می شود. با افزایش دبی و عدد فرود جریان، عمق آبشستگی در مدل های مختلف پایه و بستر افزایش یافته است. هم چنین با افزایش عمق جریان ناشی از افزایش دبی، عمق آبشستگی با توجه به نوع بستر و نوع مدل پایه افزایش یافته است. زمان تعادل آبشستگی متناظر دبی های 8، 10 و 12 لیتر بر ثانیه در بستر یکنواخت به ترتیب 300، 270 و 240 دقیقه و در بستر غیریکنواخت به ترتیب در دقیقه 60، 50 و 40 رخ داده است. با توجه به نتایج بدست آمده گودال آبشستگی در بستر غیریکنواخت با زمان کمتری نسبت به بستر یکنواخت به تعادل می رسد. الگوی جریان با استفاده از نرم افزار Flow3D مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد استفاده از شکاف در پایه پل جریان رو به پایین را که عامل اصلی ایجاد گرداب نعل اسبی و یکی از عوامل فرسایش اطراف پایه است را به فاصله ا ی دورتر از پایه منحرف کرده و باعث کاهش عمق آبشستگی می گردد.
بررسی عددی و آزمایشگاهی تأثیر نفوذپذیری آبشکن چوگانی بر میزان آبشستگی و مقایسه آن با آبشکن L شکل
2021
آبشکن یکی از روش های کنترل فرسایش رودخانه ها می باشد که با ایجاد جریان آرام، توان حمل مواد رسوبی را کاهش داده و زمینه مساعدی برای رسوبگذاری مواد رسوبی و تثبیت کناره ها فراهم می آورد. با ساخت آبشکن شرایط جدیدی در رودخانه ایجاد می شود که منجر به آبشستگی اطراف دماغه آبشکن ها می گردد. با تعیین میزان آبشستگی و الگوی جریان در اطراف آبشکن ها، به طراحی بهتر آبشکنها کمک میکند. در گذشته تحقیقات وسیعی بر روی آبشستگی در آبشکن های نفوذناپذیر انجام شد، بنابراین در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی آبشستگی و رسوب گذاری اطراف آبشکن های نفوذپذیر چوگانی، ال شکل و مستقیم به صورت غیرمستغرق پرداخته می شود. آزمایش ها در آزمایشگاه سازه های آبی دانشگاه بوعلی سینا در شرایط آب زلال و با آبشکن های چوگانی، ال شکل و مستقیم با درصدهای نفوذپذیری 0%(بسته) 30%،40% و 50% درون فلومی به طول 5/10 متر، عرض و ارتفاع 5/0 متر برای سه عدد فرود 364/0، 367/0 و 372/0 انجام گرفت. با استفاده از آنالیز ابعادی عوامل بی بعد استخراج شد. جهت انجام آزمایش های آبشستگی محدوده 5/2 متر از طول کانال توسط رسوبات ماسه ای با قطر متوسط 1 میلی متر پر شد و آزمایش ها در مدت زمان 5 ساعت انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد با افزایش عدد فرود جریان، ابعاد چاله فرسایشی در جهت طول، عرض و عمق برای آبشکن نفوذناپذیر به ترتیب 2 برابر، 5/1 برابر و بیش از 2 برابر افزایش می یابد. با افزایش نفوذپذیری آبشکن از 0% به 50% حداکثر عمق آبشستگی به میزان بیش از 70% کاهش یافته است. همچنین آبشکن های بسته دارای آبشستگی بیشتری نسبت به آبشکن های باز دارند. در مقایسه میان سه آبشکن چوگانی، ال شکل و مستقیم، آبشستگی در آبشکن چوگانی در تمام حالت ها از آبشکن ال شکل و مستقیم کمتر می باشد؛ بنابراین در این تحقیق عملکرد آبشکن چوگانی از دو شکل دیگر بهتر است. نتایج عددی نشان می دهد بیشترین فشار جریان در پیرامون آبشکن ها، در بالادست آبشکن رخ می دهد. این فشار جریان و همچنین انرژی آشفتگی جریان با افزایش نفوذپذیری آبشکن، کاهش می یابد.
تاثیر ارتفاع و موقعیت عمودی شکاف در کاهش عمق آبشستگی پایه پل استوانه ای در رسوبات غیر یکنواخت و غیر چسبنده
2021
آبشستگی از مهمترین عوامل تخریب پایه ی پلها ست. یکی از راههایی که باعث کاهش قدرت جریان سیستم گردابی در مکانیزم آبشستگی میشود، استفاده از شکاف در پایهی پل است. با توجه به اینکه رسوبات رودخانهها از مصالح طبیعی )رسوبات غیریکنواخت( میباشد بررسی تاثیر و عملکرد شکاف در رسوبات غیریکنواخت حائز اهمیت است. در این پژوهش آزمایشگاهی، سه دبی ) 8 ، 10 و 12 لیتر بر ثانیه( و سه مدل شکاف، به همراه پایه بدون شکاف به عنوان پایه شاهد، در رسوبات یکنواخت و غیریکنواخت با اندازه متوسط یک میلیمتر و انحراف معیار هندسی به ترتیب 1٫3 و 2 بررسی شد. نتایج نشانداد با تبدیل رسوبات یکنواخت به غیریکنواخت تا 77 درصد از عمق آبشستگی در مدلهای مختلف پایه کاسته میشود. برای دو نوع شکاف با ابعاد یکسان، شکافِ همتراز با بستر تاثیر بیشتری نسبت به شکاف نزدیک به سطح آب دارد. افزایش ارتفاع شکاف همتراز با بستر به اندازه 2 / 6 سانتیمتر )حداکثر عمق آبشستگی در دبی 12 لیتر بر ثانیه برای پایه شاهد در رسوبات یکنواخت( در زیر بستر در رسوبات یکنواخت و غیر یکنواخت، منجر به کاهش عمق آبشستگی به طور میانگین به ترتیب 47 و 43 درصد نسبت به پایه شاهد میشود. با افزایش دبی و عدد فرود جریان، عمق آبشستگی در مدلهای مختلف پایه و بستر افزایش یافته است. همچنین با افزایش عمق جریان ناشی از افزایش دبی، عمق آبشستگی با توجه به نوع بستر و نوع مدل پایه افزایش یافته است. زمان تعادل آبشستگی متناظر دبیهای 8 ، 10 و 12 لیتر بر ثانیه در بستر یکنواخت به ترتیب 300 ، 270 و 240 دقیقه و در بستر غیریکنواخت به ترتیب در دقیقه 60 ، 50 و 40 رخ داده است. با توجه به نتایج بدست آمده گودال آبشستگی در بستر غیریکنواخت با زمان کمتری نسبت به بستر یکنواخت به تعادل میرسد. الگوی جریان با استفاده از نرم افزار Flow3D مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد استفاده از شکاف در پایه پل جریان رو به پایین را که عامل اصلی ایجاد گرداب نعل اسبی و یکی از عوامل فرسایش اطراف پایه است را به فاصلهای دورتر از پایه منحرفکرده و باعث کاهش عمق آبشستگی میگردد.
برسی هیدرولیک جریان در سدهای قوسی پاره سنگی و مقایسه آن با سدهای مستقیم پاره سنگی
2021
سد های پارهسنگی، از نوع تأخیری میباشد که برای کنترل و مهار سیلاب به کار میرود . مهمترین کاربرد سدهای پارهسنگی، کنترل سیاب میباشد که این امر از طریق افزایش تداوم و کاهش دبی یک سی عملی میشود. این سدها قادر بـه کـاهش پیـک سـیلاب خروجی نسبت به سیلاب ورودی میباشد .تتقیق حاضر برروی هیدرولیک جریان ماندگار درون گذر در سد پارهسنگی قوسی و مستقیم شک انجام شده است . به علت متلاطم بودن جریان تراوشی در این سدها قانون دارسی اعتبار ندارد و باید از معادلات جریان متلاطم، شامل روابط بین عدد رینولدز و ضریب اصطکاک یا گرادیان هیدرولیکی و سرعت جریان استااده شود. در این تتقیق به منظور بررسی اثر قوس در هیدرولیک سدهای پارهسنگی از سه منتنی با ضخامت قوس( )23 ،23 ،22cmو سد مستقیم به طول 75 cmبا سنگدانههایی به قطـر ( )7 ،5 ، 2cmو دبی های مختلف آزمایش شد که نتیجه میزان ناوذ پذیری و نگهداشت آب با استااده از نرم افزار اکس که به صورت نمودار نشان داده شده است. نتیجه میشود که ضخامت قوس و قطر مصالح مهمترین و بیشترین تأثیر را در (ذخیره آب) و افزایش پروفیل سطح آب را دارد. با افزایش ضخامت قوس از 33سانتی متر به 23سانتی متر با دبی 77لیتر بر ثانیه تراز سطح آب پشت سد از( 32.2به 35 ) 27.2درصد افزایش یافته و همچنین با کاهش قطر مصالح سنگدانه از 7سانتی متر به 2سانتی متر با دبی 75لیتر بر ثانیه تراز سطح آب در پشت سداز( 35.2به 22 )27.5درصد افزایش پیدا کرده است. در حالتی که مقطع سد پارهسنگی به صورت قوسـی نسـبت بـه مقطـع مستطی است خطوط جریان داخ بدنه سد تمای بیشتری به سمت پایین دارند و همچنین این امر با افزایش طول سد بیشتر است که این امر در کنترل سیلاب مؤثر است. با استااده از مدل Flow-3dجریان در سد پارهسنگی شبیهسازی شده است و شبیهسازی بر روی هندسه با طول، دبی و شیب وجوه متااوت صورت گرفته است. خطای کمتر از ده درصد بین نتایج مدل عددی و مدل فیزیکی نشان دهنده دقت مدل ارائه شده در این تتقیق است
بررسی آبشستگی در پایین دست سرریز کلید پیانویی با کلیدهای پله کانی
2020
جریان در کانالهای باز با بستر متحرک معمولا با انتقال رسوبات همراه است. آبشستگی پدیدهای است طبیعی که در اثر انتقال جریان آب و رسوبات، در بستر و کنارههای فرسایشپذیر کانالها و رودخانهها به وجود میآید .مواد رسوبی که توسط رودخانهها حمل میشوند مشکلات بسیاری را بوجود میآورند مانند :رسوبگذاری در مخازن و کاهش ظرفیت مخزن، ایجاد جزایر رسوبی در مسیر رودخانهها، تخریب سازههای رودخانهای، انتقال آلودگی، لذا برآورد دقیق میزان رسوب در مسائلی نظیر امور مهندسی رودخانه، طراحی مخازن، انتقال رسوب، تعیین خسارتهای ناشی از رسوبگذاری به محیطزیست تعیین تاثیرات مدیریت آبخیز کاملا ضروری است. با توجه به ساختار سرریز کلیدپیانویی و پلکانی، و توجه به این نکته هر ساله باید هزینههای سنگینی برای کنترل و جلوگیری از تخریب ناشی از آبشستگی در پاییندست سازههای آبی صرف شود، لزوم مطالعه و بررسی تلفیق این دو سازه مشاهده میشود.. در این تحقیق آبشستگی پاییندست سرریز کلیدپیانویی با 4و 8پلکان به صورت عددی و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشها با محدوده دبی 10،12.5،15،17.5و 20لیتربرثانیه در فلوم آزمایشگاه بوعلی سینا به طول 10متر و از جنس شیشه گرفته شد. آبشستگی در سه مدل سرریز کلیدپیانویی با 5کلید، و ترکیب کلید خروجی این سرریز با 4و 8پلکان مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که در ترکیب 4پلکان نسبت به 8پلکان در کلیدهای خروجی سرریز کلیدپیانویی، استهلاک انرژی بیشتر است و افزایش استهلاک منجر به کاهش آبشستگی در پاییندست سرریز میشود. مدلسازی عددی با استفاده از نرم افزار ،FLOW3Dانجام شد. برای شبیهسازی آشفتگی از مدل LESو برای محاسبه سطح آزاد از روش VOFاستفاده گردید. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و عددی از تطابق خوبی برخوردار است
مقایسه آزمایشگاهی عملکرد هیدرولیکی سرریزهای جانبی گابیونی با سرریز جانبی مرسوم
2020
در شبکه های انتقال و توزیع آب و در مجاری روباز، از سـازه هـای گوناگون برای کنترل سطح آب و انتقـال جریـانهـای مـازاد اسـتفاده می گردد. یکی از سازه هایی که به طور گسترده بـرای کنتـرل جریـان استفاده می شود، سرریز جانبی می-باشد. سـرریز جـانبی معمـولاً شـامل یک سرریز اصلی و یک کانال هدایت کننده می باشد که در طول کانال اصلی و به موازات آن احداث می گـردد. سرریز جانبی یک سازه هیدرولیکی می باشد که به منظور انحراف جریان از رودخانه و یا کانال اصلی به یک کانال فرعی، زمانی که تراز آب از یک حد معین فراتر رود مورد استفاده قرار می گیرد. این سازه در کناره کانال قرار گرفته و جریان به صورت آزاد و تحت ثقل از روی آن تخلیه می گردد. وظیفه و عمل کرد اصلی این سازه برداشت بخشی از جریان از کانال اصلی به نحوی می باشد که جریان در پایین دست، از ظرفیت انتقال کانال فراتر نرود. در نتیجه این سازه را می توان از یک دیدگاه سازه تنظیم کننده تراز آب نیز در نظر گرفت. لیکن بایستی دقت نمود که کنترل سطح آب، از وظایف ثانویه سرریزهای جانبی بوده و عملکرد اصلی آن تخلیه بخشی از جریان می باشد. تخلیه جریان با اهداف مختلفی نظیر استفاده از آب کانال به منظور مصارف کشاورزی در کانال ها و یا انحراف جریان سیلاب رودخانه به منظور حفاظت نواحی پایین دست در مقابل آب گرفتگی صورت می گیرد. سرریزهای جانبی به شکل های مختلفی ساخته می شود. این سازه ها معمولاً به شکل مستطیل ساخته می شود. در این تحقیق تصمیم برآن است که به جای سرریز مستطیلی از بند گابیونی فاقد هسته نفوذ ناپذیر استفاده گردد. در این بندها جریان آب به صورت درون گذر صورت می گیرد. هیدرولیک جریان در بدنه این بندها به صورت غیردارسی است. ساختمان ساده و ارزان قیمت این بندها و استحکام آنها نسبت به سرریزهای مستطیلی سبب می شود که جایگزین مناسبی به جای سرریزهای مستطیلی باشند.
بررسی میزان آبشستگی پایین دست دریچه های کشویی با کف بندهای صاف و زبر
2020
چکیده: جریان در پایین دست سازه های هیدرولیکی از جمله دریچه ها، دارای انرژی پتانسیل فوق العاده ای است، که به انرژی جنبشی تبدیل می شود. با مهار این انرژی از احتمال آبشستگی بیش از حد در پایین دست رودخانه ها جلوگیری می شود و فرسایش و تخریب سازه ها به حداقل برسد. هنگامی که جهش های هیدرولیکی ناشی از سازه هیدرولیکی مستغرق بر روی بستر های پوشیده از دانه های سست و ریز در پایین دست سازه های هیدرولیکی از قبیل دریچه های کشویی قرار می گیرند، می توانند به آبشستگی موضعی قابل توجهی منجر شوند و همچنین باعث ایجاد مشکلاتی در پایداری سازه و شکست آن شود. به همین منظور ساخت یک کف بند صلب در مجاورت سازه یک نوع راه حل مهندسی برای حفاظت از سازه است. استحکام و ایمنی کف بند در پایین دست دریچه، توسط عمل فرسایشی پرش هیدرولیکی مستغرق به خطر می افتد. از آنجا که شرایط جریان اطراف سازه پیچیده است، طراحی یک کف بند مبتنی بر مدلسازی،اندازه گیری و نتایج آزمایشگاهی، برای پیش بینی آبشستگی موضعی در پایین دست سازه های هیدرولیکی از اهمیت بالایی برخوردار است. تا کنون مطالعات زیادی بر روی پرش هیدرولیکی مستغرق بر روی کف بند صاف صورت گرفته است اما مطالعات کمی در مورد جت های مستغرق بر روی کف بند زبر و تاثیر آن در روند آبشستگی موضعی انجام شده است. در تحقیق حاضر به بررسی آزمایشگاهی آبشستگی پایین دست دریچه کشویی با کف بند صاف و زبر پرداخته شده است. در این تحقیق تاثیر عدد فرود، ارتفاع زبری، طول پرش هیدرولیکی مستغرق و عمق ثانویه بر آبشستگی موضعی بستر، ناشی از پرش هیدرولیکی مستغرق بر روی کف بند صاف و زبر در نمودار هایی بی بعد ارائه و بررسی شده است. به همین منظور آزمایش هایی در یک کانال با مقطع مستطیلی به طول 10 متر، عرض 5/0 متر و ارتفاع 5/0 متر با محدوده ی اعداد فرود 05/3 تا 21/6 انجام گردید. بر اساس نتایج آزمایشگاهی در شرایط کف بند صاف و همچنین زبر، قسمت عمده ی فرسایش در 30 دقیقه ابتدایی اتفاق می افتاد. از دو کف بند صاف و زبر، که زبری هایی به شکل مکعب مستطیل و نیم-استوانه به ارتفاع (10،6و16 میلی متر) استفاده شد. نتایج آزمایشات انجام شده در این تحقیق نشان داد که حداکثر عمق آبشستگی و حداکثر طول آبشستگی در کف بند صاف بیشتر از کف بند زبر است و همچنین با افزایش ارتفاع زبری از میزان حداکثر عمق و طول آبشستگی کاسته می شود.
بررسی تأثیر زاویه و طول آبشکن چوگانی بر میزان آبشستگی و مقایسه آن با آبشکن L شکل
2020
چکیده: آبشکن ها سازه های متقاطع یا عرضی هستند که از دیواره طبیعی رودخانه با طول مناسب و با زاویه مناسبی نسبت به راستای عمومی جریان، توسعه یافته سبب انحراف حمله جریان از کناره ها و نواحی بحرانی شده و جریان را به سمت محور مرکزی رودخانه هدایت می نمایند. عوامل گوناگون بر شکل و ابعاد حفره آبشستگی در شکل های مختلف آبشکن موثرند. تحقیقات بسیاری در مورد الگوی آبشستگی پیرامون آبشکن ها تا کنون انجام شده است. اما در مورد الگوی آبشستگی پیرامون آبشکن چوگانی تحقیقات آزمایشگاهی اندکی صورت گرفته است. در پژوهش حاضر، آزمایش ها در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه بوعلی سینا، در فلومی به طول 5/10 متر، عرض و ارتفاع 5/0 متر انجام گرفت. در این مطالعه، به بررسی اثر طول و زاویه آبشکن چوگانی و L شکل بر توپوگرافی بستر پرداخته شد. سپس تغییرات توپوگرافی بستر پیرامون آبشکن های چوگانی، L شکل و مستقیم بررسی گردید. آزمایشات آبشکن های چوگانی و L شکل با دو طول 8 و 12 سانتیمتر (که کمتر از %25 عرض کانال هستند) و سه زاویه 30، 60 و 90 درجه (نسبت به ساحل پایین-دست کانال) انجام شد. همچنین آزمایشات آبشکن های مستقیم با طول 12 سانتیمتر و زاویه 90 درجه انجام شد. آبشکن های مورد استفاده در این پژوهش از نوع نفوذناپذیر و غیر مستغرق بود. در آبشکن های چوگانی و L شکل 1/3 طول کل آبشکن به عنوان زبانه طراحی گردید. همه ی آزمایشات با استفاده از سه دبی 8، 10 و 15 لیتر بر ثانیه انجام شد. برای انجام آزمایشات آبشستگی محدوده 5/2 متر از طول کانال با ضخامت 15/0 متر توسط رسوبات ماسه طبیعی با قطر متوسط 84/0 میلیمتر پر شد. نتایج نشان داد با افزایش طول آبشکن ابعاد حفره آبشستگی شامل (حداکثر عمق، حداکثر عرض، طول بالا دست و طول پایین-دست) پیرامون اولین آبشکن افزایش می یابد. همچنین مساحت و حجم حفره آبشستگی پیرامون آبشکن ها و نیز طول و ضخامت پشته رسوبی در پایین دست آبشکن ها افزایش می یابد. بعلاوه با کاهش زاویه سری آبشکن از 90 درجه به 30 درجه عمق آبشستگی در دماغه هر آبشکن کاهش می یابد. از سوی دیگر، مساحت و حجم آبشستگی پیرامون آبشکن ها و نیز طول و ضخامت پشته رسوبی در پایین دست آبشکن ها کاهش می یابد. در تمامی آزمایشات ابعاد چاله آبشستگی، مساحت و حجم آبشستگی و طول و ضخامت پشته رسوبی با افزایش طول و کاهش زاویه در آبشکن های چوگانی کمتر از L شکل می با
بررسی آب شستگی پایه پل با مقطع دایره در بستر غیریکنواخت غیرچسبنده
2020
آبشستگی در پایه پل یکی از مهم ترین مسائل در مهندسی رودخانه می باشد. با توجه به فیزیک طبیعی مصالح رودخانه ای (رسوبات غیریکنواخت) و اثرگذاری بالای آن بر ابعاد و تکامل زمانی گودال آبشستگی، بررسی برهمکنش جریان و سازه با بستر رسوبی غیریکنواخت به دلیل تشکیل لایه سپر از اهمیت بالایی برخوردار است. بدین منظور ضمن بررسی توسعه زمانی آبشستگی، الگوی جریان در اطراف تک پایه دایره ای بررسی شده است. در این پژوهش 15 آزمایش در قالب 5 بستر رسوبی مختلف و در سه نوع شدت جریان (20 و 35 لیتر بر ثانیه به همراه جریان غیرماندگار) در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه بوعلی سینا برقرار شد. لازم به ذکر است که بستر اول و بستر پنجم این پژوهش دارای رسوبات یکنواخت با انحراف معیار هندسی 4/1 می باشد و قطر متوسط ذرات آن به ترتیب 2 و 5/3 میلی متر است. بستر دوم، سوم و چهارم این پژوهش دارای رسوبات غیریکنواخت بوده که انحراف معیار هندسی آن ها به ترتیب 2، 2 و 3 و با قطر متوسط ذرات 2، 1 و 1 میلی متر می باشند. فلوم موجود در این آزمایشگاه دارای 10 متر طول، 5/0 متر عرض و شیب بستر 002/0 بود. پایه دایره ای به قطر 4 سانتی متر برای انجام آزمایش ها مورد استفاده قرار گرفت. به طور کلی نتایج نشان داد که با افزایش شدت جریان، عمق آبشستگی افزایش خواهد یافت. اما این موضوع در نوع بسترهای مختلف دارای درصد متفاوتی است. به صورت متوسط در بسترهای مختلف، میزان افزایش عمق آبشستگی با تغییر جریان از 20 به 35 لیتر بر ثانیه، در حدود 27 درصد بود. نکته قابل توجه دیگر آن است که میزان عمق حداکثر آبشستگی در حالت تعادل در تمامی آزمایش های با جریان غیرماندگار بین آزمایش با دبی 20 لیتر بر ثانیه و آزمایش با دبی 35 لیتر بر ثانیه قرار می گیرد. مقایسه بستر اول و دوم نشان داد که با تغییر انحراف معیار هندسی ذرات از 4/1 به 2 (تبدیل یکنواختی بستر به غیریکنواختی)، عمق حداکثر آبشستگی در سه آزمایش متناظر آن ها به ترتیب 70، 60 و 70 درصد کاهش یافته است. اما نتایج مقایسه بسترهای سوم و چهارم نشان داد که افزایش میزان انحراف معیار هندسی ذرات از 2 به 3، اثر قابل توجهی بر کاهش میزان آبشستگی نداشته است. مقایسه بستر دوم و سوم نشان داد که با تغییر اندازه متوسط ذرات از 2 به 1 میلی متر، میزان عمق آبشستگی بستر افزایش خواهد داشت. زیرا در شرایط یکسان جریان، ذرات درشت تر لایه سپ
بررسی آزمایشگاهی تاثیر نواحی نگهداشت موقت بر آبشستگی پایه پل با مقطع دایره ای
2019
وقوع آبشستگی موضعی در اطراف پایه ها یکی از دلایل عمده ی عدم پایداری پل ها می باشد. بنابراین ارائه روش های مناسب به منظور پیش بینی و کنترل عمق آبشستگی بسیار مورد توجه بوده است. روش های مختلفی برای کنترل آبشستگی اطراف پایه های پل پیشنهاد شده است. در مطالعه ی حاضر تاثیر نواحی نگهداشت موقت برآبشستگی پایه پل دایره ای در شرایط آب زلال، در رسوبات غیر یکنواخت غیر چسبنده مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. در ابتدا پایه پل با سه قطر 5،5/10،7 سانتی متردر فاصله 72سانتی متری از ابتدای بستر ودر ناحیه نگهداشت اول قرار گرفت. سپس نتایج حاصل با نتایج آبشستگی در رسوبات بستر یکنواخت غیرچسبنده گردید که مشاهده شد زمان تعادل آبشستگی در رسوبات غیریکنواخت کمتر از زمان تعادل رسوبات یکنواخت می باشد. سپس پایه پل 5 سانتی متری به پایین دست ناحیه نگهداشت اول و فاصله 104 سانتیمتر از ابتدای بستر رسوبی منتقل شد. نتایج حاصل مشاهده شد که انتقال پایه به پایین دست ناحیه نگهداشت اول باعث کاهش 15% در حداکثر عمق آبشستگی شده است. برای دستیابی به الگوی جریان در کانال با نواحی نگهداشت موقت و آبشستگی اطراف پایه پل از نرم افزار Flow-3D استفاده شد. در این پژوهش از مدل آشفتگی LES در شبیه سازی جریان همراه رسوب و نیز شبیه سازی مقاطع مختلف استفاده شد. در نهایت نتایج آزمایشگاهی با مدل عددی Flow-3D مقایسه شده است. مقایسه نتایج نشان می دهد این مدل در شبیه سازی جریان همراه با رسوب در کانال با نواحی نگهداشت موقت از دقت بالایی برخوردار است. عمق آبشستگی مشاهده شده در محیط جانبی پایه پل به وسیله مدل موجود حدود 10 تا 25 درصد کوچکتر از مقادیر اندازه گیری شده در نمونه آزمایشگاهی به دست آمده است.
بررسی تاثیر سازه های تغذیه مصنوعی بر تغییرات آب زیرزمینی با استفاده از معیار های طراحی بهینه (مطالعه موردی دشت کبودرآهنگ تغذیه مصنوعی کوریجان)
2019
برداشت بی رویه از آب های زیرزمینی و جایگزین نشدن آنها در بسیاری از آبخوان های کشور موجب کاهش سطح آب زیرزمینی شده است . بنابرین ایجاد سازه های تغذیه مصنوعی به عنوان راهکاری برای جبران این مشکل اهمیت زیادی دارد . هدف از این مطالعه ،مدلسازی آبخوان دشت کبودرآهنگ با مدل ریاضی modflow به منظور ارزیابی اثر تغذیه مصنوعی کوریجان بر روی سطح آب زیرزمینی انجام گرفت. مطالع حاضر با استفاده از اطلاعات هیدرولوژیکی ،هیدروژئولوژیکی، نقشه های زمین شناسی ،توپوگرافی و چاههای منطقه انجام گردید. شبیه سازی برای یک دوره یکساله شامل 12 دوره تنش یک ماهه انجام گردید.مدل مذکور برای 10 ماه اول دوره شبیه سازی ،واسنجی و با داده های مشاهداتی دو ماه باقیمانده صحت سنجی گردید. نتایج واسنجی در دو حالت ماندگار و غیر ماندگار ، نشان می دهد که جهت جریان آبهای زیرزمینی این ناحیه تقریبا در تمام نقاط همسو با جهت جریانات سطحی و در مجموع از جنوب و جنوب شرق بطرف شمال و شمال غرب می باشد. نتایج آنالیز حساسیت نیز نشان دهنده این است که مدل آبخوان کبودرآهنگ به تغییرات آبدهی ویژه ، بیش از تغییرات هدایت هیدرولیکی و تغذیه ، حساسیت نشان می دهد. پس از صحت سنجی مدل و حصول اطمینان از توانایی مدل در پیش بینی شرایط آینده آبخوان، اقدام به تعریف دو سناریو گردید. سناریوی نخست با فرض نبود حوضچه تغذیه مصنوعی وارد مدل گردید. در سناریوی دوم بررسی طراحی بهینه حوضچه های تغذیه مصنوعی کوریجان و در نتیجه تاثیر آن بر سطح آب زیرزمینی مد نظر قرار گرفت. نتایج اجرای سناریو اول بر روی مدل نشان می دهد که سطح آب در این منطقه اگر چه به صورت پیوسته با وجود شرایط ذخیره افزایش نیافته است اما در نواحی محدود به اطراف حوضچه ،در دوره هایی که سیلابهای ناگهانی منجر به تکمیل نسبی ظرفیت حوضچه ها شده است افزایش تا بیش از 15 متر نیز رخ داده است.نتایج حاصل از دو سناریو نشان دهنده این است که طرح مورد مطالع از نظر اثر کمی بر آب زیرزمینی منطقه با توجه به آبنمودهای چاههای پایین دست آن در قبل و بعد از آبگیری مخزن و حوضچه ها ، علیرغم هدررفت سیلاب به طرق مختلف در بهبود وضعیت آب زیرزمینی منطقه تاثیر مثبت داشته است و نیز تغذیه مصنوعی کوریجان از جنبه طراحی در حد متوسط تا خوب واز نظر عملکرد کمی بر آب زیرزمینی منطقه مثبت ارزیابی می گردد.
بررسی تاثیرخصوصیات وجه بالادست بر ضریب دبی سرریز لبه پهن و اوجی
2018
اندازه گیری دبی آب در شبکه های آبیاری یکی از الزام های مهندسان و بهره برداران سامانه های آبیاری می باشد. سرریزها سازه های هیدرولیکی ساده هستند که به منظور کنترل، تنظیم و اندازه گیری جریان آب در کانال های آبیاری مورد استفاده قرار می گیرند. سرریزهای لبه پهن استاندارد با دارا بودن مزیت حساسیت کم نسبت به استغراق، مشخصات هندسی ساده و هزینه کم در اجرا و ساخت از متداول ترین این سازه ها در شبکه های آبیاری می باشند. همچنین سرریزهای اوجی به دلیل راندمان هیدرولیکی زیاد و همچنین به منظـور بـالا آوردن سطح آب و انحراف آن به مزرعه در سدهای انحرافی استفاده می شود. در این تحقیق تاثیر خصوصیات وجه بالادست بر ضریب دبی سرریز لبه پهن و اوجی مورد مطالعه قرار گرفته است. تغییرات ضریب تخلیه جریان در حالت آزاد و مستغرق، پروفیل سطح آب در طول تاج سرریز، شیب وجه بالادست، موقعیت عمق بحرانی و زبری وجه بالادست سرریزها بررسی گردیده است. بدین منظور نخست، با ساخت مدل فیزیکی سرریزها با ابعاد معین و آزمایشات مربوطه با استفاده از فلوم آزمایشگاهی، در محدوده دبی 5 تا 20 لیتر برثانیه، 4 سطح شیب دار با زاویه های 90، 60، 45 و 30 درجه و همچنین سه نوع زبری با اندازه های 10، 30 و 50 میلی متر و بستر بدون زبری انجام گرفته است. نتایج مطالعات نشان می دهد که با تغییر شیب وجه بالادست سرریز، ضریب دبی جریان و در نتیجه ظرفیت تخلیه سرریز، متناسب با کاهش شیب بالادست سرریزهای لبه پهن و اوجی استاندارد افزایش می یابد که این افزایش در سرریز لبه پهن با شیب 30 درجه وجه بالادست در حالت آزاد 6/13% و در حالت مستغرق تا 13/16% نیز می رسد ولی در سرریز اوجی در حالت آزاد به 22/15% و در حالت مستغرق به 69/7% نیز می رسد. با افزایش زبری سطح شیب دار ضریب تخلیه جریان کاهش می یابد، که این کاهش با افزایش قطر ذرات زبری افزایش می یابد. زمانی که سرریز در حالت استغراق قرار می گیرد مقدار ضریب تخلیه آن تقریبا برابر یا بیشتر از حالت آزاد می باشد. همچنین آزمایشات نشان می دهد که در تمامی سرریزها با شرایط جریان آزاد، عمق بحرانی بر روی سرریز تشکیل شده و در محدوده مقطع بحرانی تا انتهای تاج سرریز، جریان فوق بحرانی بر روی تاج ایجاد می گردد.
بررسی شکل هندسی آستانه در آبشستگی پایه پل با مقطع دایره ای
2017
وقوع آبشستگی موضعی در اطراف پایه ها یکی از دلایل عمده ی عدم پایداری پل ها می باشد. بنابراین ارائه روش های مناسب به منظور پیش بینی و کنترل عمق آبشستگی بسیار مورد توجه بوده است. روش های مختلفی برای کنترل آبشستگی اطراف پایه-های پل پیشنهاد شده است. در مطالعه ی حاضر اثر استفاده از آستانه اریب و تخت در کاهش آبشستگی اطراف پایه پل استوانه ای در شرایط آب صاف، در رسوبات غیر چسبنده مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. آستانه در پایین دست پایه ها قرار داده شده و میزان اثر بخشی آن برکاهش آبشستگی یا تغییر فاصله بین پایه و آستانه مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این تحقیق از پایه ای به قطر 50 میلی متر برای پایه پل استفاده شد. نتایج نشان دهنده ی تاثیر مثبت قرار دادن آستانه در کنترل آبشستگی بوده و فاصله و شکل آستانه بیشترین تاثیر را داشته است. قرارگیری آستانه تخت در پشت پایه باعث کاهش 11% و آستانه اریب 16% در حداکثر عمق آبشستگی شده است. با افزایش فاصله آستانه تا پایه پل از اثر محافظتی آن کاسته می شود. همچنین مشاهده شد آستانه اریب به مقدار بیشتری حجم آبشستگی اطراف پایه را نسبت به آستانه تخت کاهش می دهد و از توسعه ی حفره ی آبشستگی به بالا دست جلوگیری می کند. جهت دستیابی به الگوی جریان و آبشستگی اطراف پایه پل تحت تاثیر اشکال متفاوت هندسی آستانه از نرم افزار SSIIMاستفاده شد. این مدل معادلات ناویر-استوکس را با استفاده از روش حجم محدود با الگوریتم ساده و مدل آشفتگی - حل می کند. در این پژوهش از مدل SSIIM در شبیه سازی جریان همراه رسوب و نیز شبیه سازی مقاطع مختلف، استفاده شد. سپس شرایط رسوب برای مسئله تعریف گردید. شکل آستانه تحت هندسه های مختلف در نظر گرفته و در نهایت کمترین آبشستگی دراطراف پایه پل و بهترین شکل هندسی آستانه جهت کمترین مقدار آبشستگی اطراف پایه پل استخراج شد. در نهایت نتایج آزمایشگاهی با مدل عددی SSIIMمقایسه شده است. مقایسه نتایج نشان میدهد این مدل در شبیه سازی جریان و شبیه سازی رسوب از دقت بالایی برخوردار است. عمق آبشستگی مشاهده شده در محیط جانبی پایه پل به وسیله مدل های موجود در حدود 15 تا 30 درصد کوچکتر از مقادیر اندازه گیری شده در نمونه آزمایشگاهی بدست آمده است.
مطالعه میزان آبشستگی پایین دست سرریز کلیدپیانویی
2017
سرریزهای کلیدپیانویی شکل جدیدی از سرریزهای تاج طولانی هستند که دﺑﻲ را ﺑﻪ ﻣﻴﺰان ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻮﺟﻬﻲ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲدهند، ﺳﺎﺧﺘﺎری ﺑﻪ ﻧﺴﺒﺖ ﺳﺎده دارند و ﺳﺎزه ای اﻗﺘﺼﺎدی با راندمان بالا می باشند. از طرفی یکی از عمده ترین مشکلات سازه های هیدرولیکی از قبیل سرریزها، حوضچه های آرامش و دریچه های کشویی که در بالادست بستر فرسایش پذیر قرار می گیرند، آبشستگی در مجاورت سازه است که می تواند تاثیر مستقیمی بر پایداری سازه داشته باشد. به همین دلیل، پیش بینی شکل و ابعاد حفره آبشستگی در پایین دست این سازه ها از دیرباز مورد توجه محققین بوده است. در این تحقیق آبشستگی پایین-دست سرریز کلید پیانویی به صورت آزمایشگاهی و عددی مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور از دو مدل فیزیکی سرریز کلید پیانویی برای انجام آزمایش هایی تحت شرایط هیدرولیکی مختلف استفاده شد. آزمایش ها در فلومی به طول 10 متر و عرض و ارتفاع 50 سانتی متر در آزمایشگاه هیدرولیک گروه مهندسی آب، دانشگاه بوعلی سینا همدان انجام شد. برای بررسی و مقایسه میزان آبشستگی در سرریزهای کلیدپیانویی نسبت به سرریزهای خطی، آبشستگی پایین دست یک مدل سرریز لبه-تیز با ارتفاع 20 و عرض 50 سانتی متر به ازای شرایط هیدرولیکی متناظر با سرریزهای کلیدپیانویی نیز مطالعه شد. نتایج نشان می دهد که حتی در عمق های پایاب کم میزان آبشستگی در پایین دست این سرریز کمتر از سرریزهای لبه تیز می باشد و پروفیل حفره آبشستگی در سرریز کلیدپیانویی تقریبا مشابه سرریزهای خطی می باشد و تنها تفاوت آن در ارتفاع تلماسه ایجاد شده در پایین دست حفره می باشد. ارتفاع تلماسه ایجاد شده در سرریز کلیدپیانویی حتی در عمق های پایاب کم کمتر از سرریز لبه تیز است. ﺑﺨﺶ دوم اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ ﺑﻪ ﻣﺪل ﺳﺎزی ﺑﺎ ﻧﺮم اﻓﺰار Flow-3D ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ابتدا الگوی جریان سه-بعدی روی سرریز با استفاده از مدل آشفتگی RNG استاندارد، شبیه سازی شد. سپس برای شبیه سازی آبشستگی پایین دست از مدل LES استفاده گردید. با توجه به مدل مورد استفاده، از روش احجام محدود برای حل معادلات ناویر-استوکس متوسط-گیری شده زمانی و برای محاسبه سطح آزاد از روش حجم سیال (VOF) استفاده گردید. ﻧﺘﺎﯾﺞ نشان داد ﮐﻪ نرم افزار Flow-3D می تواند آبشستگی و اﻟﮕﻮی ﺟﺮﯾـﺎن پایین دست سرریز کلیدپیانویی را شبیه سازی ﮐﻨﺪ و ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻣﺪل ﻋﺪدی ﺗﻄﺎﺑﻖ ﺧﻮﺑﯽ ﺑﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ دارد.
بررسی آبشستگی پایین دست سازه ترکیبی سرریز لابیرانت مستطیلی لبه پهن و دریچه
2016
آبشستگی در پایین دست سازه های هیدرولیکی (سرریزها، شیب شکن ها، دریچه هاو....) همواره مورد توجه محققین بوده است. امروزه سرریزهای لابیرانت یکی از راه های موثر و اقتصادی جهت افزایش راندامان سرریز از طریق افزایش طول موثر تاج می باشد. همچنین برای بالابردن کارایی سرریزها می توان سازه سرریز و دریچه را با هم ترکیب کرد تا در مواردی که آب انتقالی با مواد رسوبی همراه است مشکل تجمع رسوب در پشت سرریزها را مرتفع سازد. روش های مختلفی برای کاهش آبشستگی پیشنهاد شده است از جمله می توان به قرار دادن کف بند در پایین دست سازه اشاره کرد که مقدار زیادی از انرژی جت با برخورد به کف بند مستهلک می شود. در این تحقیق آبشستگی موضعی پایین دست کف بند در دو بخش مورد مطالعه قرار گرفته است. در بخش اول آبشستگی پایین دست سرریز خطی لبه پهن و سرریز لابیرانت مستطیلی لبه پهن برای دو حالت جریان از روی سرریز و جریان همزمان از روی سرریز و زیر دریچه مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته و در بخش دوم اثر ضخامت سرریز بر میزان آبشستگی در سرریز لابیرانت مستطیلی لبه پهن و لبه تیز مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. درمجموع 18 آزمایش در فلوم تحقیقاتی به طول 10 متر و عرض و ارتفاع 5/0 متر در محدوده ی دبی 10- 15- 20 و مصالح غیر چسبنده و یکنواخت با قطر متوسط 1 میلیمتر انجام شد. در این آزمایش ها پارامترهای حداکثر عمق آبشستگی(〖ds〗_m) ، محل وقوع آبشستگی (〖Ls〗_m)، طول حفره ی آبشستگی (L_0) ، فاصله ی انتهای کف بند(Ld) و ارتفاع تلماسه حاصل از مواد شسته شده(Hd) اندازه گیری گردید. نتایج حاصل از مطالعات نشان داد که دبی در واحد عرض (q) با ابعاد حفره آبشستگی رابطه مستقیم دارد بطوریکه با افزایش q پارامترهای حداکثرعمق آبشستگی) (dsm، محل وقوع آبشستگی(Lsm (، طول حفره ی آبشستگی (L0 (، فاصله انتهای کف بند (Ld)و ارتفاع تلماسه(Hd) افزایش پیدا می کند فقط نسبت تغییرات آنها متفاوت است. با انجام آنالیز ابعادی و ثابت درنظرگرفتن عمق پایاب، دو پارامتر مهم و تاثیرگذار عدد فرود و فرود ذره شناسایی شد و تاثیر آن ها بر پارامترهای آبشستگی بررسی گردید. سرریز لابیرانت نسبت به سرریز خطی عمق آبشستگی کمتر و طول حفره آبشستگی بیشتری ایجاد می کند. همچنین با توجه به شرایط متفاوت هیدرولیکی در سرریزهای لابیرانت حفره آبشستگی پایین دست آنها از شکل هندسی خاص و متفاوت نسبت ب
بررسی تغییرات بار هیدرولیکی حاصل از نشتاب و رواناب ورودی به شبکه جمع آوری فاضلاب و تاثیرآن بر راندمان تصفیه خانه فاضلاب (مطالعه موردی شهرستان کرمانشاه)
2016
در طراحی های مختلف تاسیسات هیدرولیکی، شبکه های جمع آوری آبهای سطحی شهری و صنعتی، طراحی سیستم های احیاء و زهکشی اراضی و...، مساله تعیین دبی طراحی، پارامتر اصلی است. پیش بینی و درک کمی فرآیندهای تولید رواناب و انتقال آن به نقطه خروجی حوزه آبخیز، نیز از اهمیت خاصی برخوردار است. اهمیت این پیش بینی و ارزیابی روش محاسبه رواناب به گونه ایی است که منجر به ایجاد ایمنی لازم برای کلیه تاسیسات صنعتی، شهری و مستحدثات کشاورزی، حمل و نقل و غیره می شود. در حوزه های آبخیز شهری افزایش سطوح نفوذ ناپذیرکه به دلیل توسعه صورت می پذیرد منجر به افزایش حجم رواناب، دبی اوج و کاهش مقدار نفوذپذیری می شود. برای این منظور مدل های مدیریت رواناب شهری به عنوان ابزاری مفید در برنامه ریزی و توسعه مکان های شهری مدنظر قرارگرفته اند. یکی از این مدل ها، مدل های تحلیلی هستند که فرایند فیزیکی تبدیل بارش به رواناب را فرموله می نمایند. در این تحقیق از دو مدل تحلیلی برای برآورد رواناب استفاده گردیده است. ورود نشتاب و رواناب به سیستم های تاسیسات فاضلاب شهری، از مهمترین و پیچیده ترین موضوعاتی است. تاسیسات فاضلاب بهداشتی بدون توجه به قدمت، اندازه و یا موقعیت، حاوی مقداری نشتاب و رواناب در شبکه و تصفیه خانه می باشد دلیل اصلی نشتاب و رواناب اضافی در سیستم های فاضلاب، گذشت زمان و بهره برداری نادرست از این زیر ساخت ها می باشد. بررسی و ارزیابی وضعیت نشتاب و رواناب در شبکه های جمع آوری فاضلاب بدلیل تأثیرات بار هیدرولیکی بر تاسیسات و فرآیند تصفیه خانه فاضلاب، همواره مورد توجه سازمان های متولی بوده است. نتایج این مطالعه نشان میدهد نقاط مختلفی از شبکه دارای مشکل ورود نشتاب و رواناب هستند. مقدار متوسط نشتاب در طول سال بیش از 30% کل فاضلاب برآورد گردیده است. این میزان علاوه بر تأثیر بر شبکه جمع آوری فاضلاب باعث افزایش قطر و همچنین هزینه زیاد انرژی در فرآیند و پالایش می شود، وجود نشتاب و رواناب علاوه برکاهش ظرفیت شبکه جمع آوری فاضلاب، باعث افزایش بار هیدرولیکی بر تصفیه خانه خواهد شد، و کاهش راندمان فرآیند تصفیه خانه های فاضلاب نیز می شودد. تحقیق حاضر به صورت مطالعه موردی در تاسیسات شبکه جمع آوری و تصفیه خانه فاضلاب شهر کرمانشاه و با هدف بررسی وضعیت نشتاب و رواناب شهری، ارائه راهکار برای اصلاح شبکه و بهبود وضعیت تصفیه خانه ب
مطالعه عددی و آزمایشگاهی تاثیر پارامتر های هندسی و هیدرولیکی بر الگوی جریان اطراف آبشکن های چوگانی
2016
آبشکن ها سازه هایی هستند که در عرض رودخانه و از طرف ساحل به محور رودخانه احداث می شوند. این سازه ها سرعت جریان در محدوده ساحل را کاهش داده و از این طریق باعث ته نشینی مواد رسوبی معلق در جریان گل آلود و تثبیت کناره آبراهه را باعث می شود. اغلب الگوی جدید جریان باعث آبشستگی در دماغه آبشکن می شود. عوامل گوناگون بر شکل و ابعاد حفره آبشستگی موثرند. تحقیقات زیادی در مورد آبشستگی و الگوی جریان پیرامون آبشکن ها توسط محققین مختلف انجام شده است، اما در مورد آبشستگی پیرامون آبشکن چوگانی به صورت آزمایشگاهی تحقیقات چندانی صورت نگرفته است. در این تحقیق توپوگرافی بستر به صورت آزمایشگاهی، الگوی جریان و تغییرات تراز بستر با مدل عددی FLOW-3D بررسی شده است. در این تحقیق از آبشکن هایی با دو شکل مستقیم و چوگانی و در دو حالت تک و سری استفاده شده است. در آزمایشات از آبشکن های تکی مستقیم و چوگانی با سه طول 8، 10 و 12 سانتیمتر (که کمتر از 25% عرض کانال هستند) استفاده شد. آبشکن های مورد استفاده در این تحقیق از نوع نفوذ ناپذیر و غیر مستغرق می باشد. هندسه آبشکن چوگانی بدین صورت می باشد که 2/3 طول کل آبشکن به عنوان طول مستقیم و یک سوم آن نیز به عنوان زبانه آبشکن طراحی گردید. برای سری آبشکن های مستقیم و چوگانی، آبشکن ها با طول 10 سانتیمتر و فاصله دو برابر طول آبشکن و تعداد سه آبشکن مورد بررسی قرار گرفت. در تمامی آزمایشات سه دبی 5/10، 15 و 20 لیتر بر ثانیه مورد آزمایش قرار گرفت. آزمایش ها در آزمایشگاه سازه های آبی دانشگاه بوعلی سینا، در فلومی با طول 10 متر، عرض و ارتفاع 5/0 متر انجام گرفت. جهت انجام آزمایشات آبشستگی محدوده سه متر از طول کانال توسط رسوبات ماسه ای با قطر متوسط 1 میلیمتر پر شد و آزمایشات در مدت زمان 5 ساعت انجام گرفت. نتایج آزمایشات نشان داد که با افزایش طول آبشکن، ابعاد چاله آبشستگی از جمله حداکثر عمق، حداکثر عرض، طول بالادست و طول پایین دست افزایش می یابد و نیز با افزایش عدد فرود عمق آبشستگی افزایش می یابد. در تمامی آزمایشات ابعاد چاله آبشستگی پیرامون آبشکن چوگانی بسیار کمتر از آبشکن مستقیم مشاهده گردید و سری آبشکن چوگانی نیز در مقایسه با تک آبشکن چوگانی عملکرد بهتری داشت. بخش دوم این تحقیق به مدل سازی با نرم افزار FLOW-3D پرداخته شده است. نرم افزارFLOW-3D یک مدل مناسب برای حل مسائ
مطالعه آزمایشگاهی عبور جریان همزمان در سازه ی ترکیبی سرریز لابیرانت لبه پهن و دریچه
2015
سرریزها تأثیر زیادی در ایمنی تأسیسات پایین دست دارند. هنگام طغیان سیل در صورت ناکافی بودن ظرفیت سرریز، آب از روی سازه سرریز شده و سبب خرابی آن می شود. این امر طراحان را به فکر ساخت سرریزهایی با ظرفیت بیش تر انداخت. محققان برای کاهش هزینه ساخت، سرریزهای با تاج لابیرانت را پیشنهاد می کنند. سرریزهای لابیرانت یکی از راه های مؤثر و اقتصادی جهت افزایش راندمان سرریز از طریق افزایش طول مؤثر تاج می باشد. مشکلات ته نشینی رسوب در پشت سرریز و تجمع مواد معلق در ورودی دریچه ها را می توان با استفاده از مدل ترکیبی سرریز- دریچه کاهش داد؛ به طوری که مواد معلق از روی سرریز و مواد ته نشین شده از زیر دریچه عبور نماید. یکی دیگر از مزایای سرریزهای ترکیبی نسبت به سرریز تنها این است، که در سرریز به تنهایی در دبی ثابت، مقدار هد آبی نسبت به روی سرریز ترکیبی بیش تر است، که این امر سبب بیش تر شدن شدت جت در پایین دست سرریز می شود. در این تحقیق آزمایشاتی برروی 13 مدل از سرریزهای یک سیکله لابیرانت لبه پهن، لابیرانت لبه تیز و سرریزهای خطی دریچه دار و بدون دریچه انجام گرفت. و با استفاده از روش باکینگهام، پارامترهای بی بعد استخراج گردید. و تأثیر پارامترهای بی بعد از جمله نسبت هد آبی، عدد فرود و نسبت هد آبی بر طول مؤثر سرریز را بر ضریب دبی مورد بررسی قرار دادیم. در این تحقیق تأثیر وجود دریچه و همچنین ضخامت سرریز و سطح مقطع دریچه، که از پارامترهای مؤثر در ضریب دبی مدل ها می باشند، مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد، وجود دریچه در سرریزهای لابیرانت در نسبت هد آبی، تأثیر بیش تری در افزایش ضریب دبی، در نتیجه بر افزایش دبی عبوری خواهد داشت. در سرریزهای لابیرانت بدون دریچه با افزایش ضخامت سرریز، مقدار ضریب دبی کم تر می شود. وقتی که فقط دریچه در حال کار است، با افزایش عمق بالادست سرریز، ضریب دبی افزایش می یابد. در همه مدل های استفاده شده، با افزایش ارتفاع هد روی سرریز، تأثیر جریان ریزشی بر روی دریچه ها بیش تر شده و موجب کارایی کم تر دریچه می شود. در سرریزهای لابیرانت ترکیبی لبه پهن به علت این که جریان بیش تری از طرفین ریزش می کند و در جلوی دماغه هد کم تر است، دریچه کارایی بهتری از خود نشان می دهد. در هد آبی بالادست سرریز، سرریزهای لابیرانت ترکیبی دبی عبوری بیشتری را نسبت سرریزهای خطی و لابیرانت بدون در
مطالعه تاثیربرخی پارامترهای هندسی و هیدرولیکی برتغییرات ضریب دبی در سرریزهای لبه طولانی(کلید پیانویی) در حالت جریان
2015
سرریز ها سازه های هیدرولیکی هستند که در مواقع سیلاب با عبور جریان اضافی می توانند از آسیب به ساختمان سد جلوگیری نمایند. سرریز های کلید پیانویی به دلیل هزینه کمتر ساخت و افزایش ظرفیت سد مشکلاتی از قبیل نبود فضای مناسب و مسائل اقتصادی را جبران می کند و می تواند جایگزین مناسبی برای سایر سرریزها باشد.سرریز های کلید پیانویی از نظر افزایش طول مؤثر در واحد محیط اشغالی گزینه مناسبی در بین سرریز لبه طولانی هستند. تاکنون مطالعات بسیاری برروی سرریز های کلید پیانویی انجام شده و پارامتر های مؤثر برضریب دبی شناسایی شده است، اما تأثیر این پارامتر های هندسی و هیدرولیکی بر رفتار جریان بطور کامل شناخته شده نیست و رابطه ای دقیق و ثابت برای این سرریز ها وجود ندارد. در این تحقیق سعی شده است تاثیر دو پارامتر ارتفاع و تعداد کلید های سرریز و هم چنین دو پارامتر هیدرولیکی دبی و عمق بالادست سرریز بر عملکرد مورد بررسی قرار گیرد. جهت مطالعه رفتار جریان در سرریز های کلید پیانویی اقدام به ساخت مدل فیزیکی با ابعاد مختلف شد و نتایج آزمایشگاهی از طریق نمودار های رسم شده با اکسل و پروفیل های سه بعدی استخراج شده از Surfer مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. برای شبیه سازی عددی جریان مدل هیدرودینامیک فلوئنت استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که مدل فلوئنت جریان را با حداکثر خطای 79درصد ( در محدوده سرریز) و حداقل خطای 9درصد ( در بالادست سرریز) و بطور متوسط با خطای 26 درصد، جریان را شبیه سازی می کند. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش تعداد کلید در واحد عرض ثابت ضریب دبی افزایش می یابد و با افزایش نسبت عمق بالادست به ارتفاع سرریز (H/P) ضریب دبی کاهش می یابد که نتیجه با نتایج محققین قبلی مطابقت دارد.
بررسی تاثیر شیب طولی کانال بر الگوی جریان در تقاطع کانال ها با استفاده از مدل های آشفتگی
2015
شبکه کانالها، ترکیبی از یک کانال اصلی و تعدادی انشعاب است. هیدرودینامیک تقاطعات بسیار پیچیده است و بسیاری از پارامتر ها از قبیل نسبت جریان، زاویه اتصال، هندسه کانال، شیب طولی و مقاوت بستر روی جریان در اینجا اثر گذار می باشد. در بیشتر مواقع در رودخانه های طبیعی مرزهای کانال سست هستند و جریان آب می تواند باعث فرسایش بستر و دیواره ها شود. بنابراین مطالعه الگوی جریان می تواند به پیش بینی تغییرات شکل بستر در مجاری رسوبی کمک کند. در این تحقیق با بهره گیری از مدل عددی فلوتری دی الگوی جریان در یک کانال متقاطع مستطیلی مدل سازی شده و تاثیر شیب طولی کانال جانبی(0002/0، 002/0 و02/0)بر الگوی جریان بررسی شده است. همچنین تاثیر شش نسبت دبی نیز بر الگوی جریان بررسی شده است.بدین منظور از مدل های آشفتگی k - استاندارد، RNG ( k - ) و مدل LESاستفاده گردید و پس از شناخت مدل مناسب به صحت سنجی نتایج مدل عددی و مطالعه پارامتریک اثر شیب طولی کانال جانبی بر روی ویژگی های جریان از جمله ابعاد ناحیه جدایی، سرعت های عرضی و تغییرات تراز سطح آب پرداخته شده است. به منظور صحت سنجی نتایج عددی از مدل آزمایشگاهی وبر و همکاران(2001) که بر روی یک کانال مستطیلی با تقاطع 90 درجه و شیب کاملا افقی انجام شده است، استفاده شد.نتایج نشان می دهد که دقت مدل های آشفتگی در پیش بینی میدان جریان با مدل آزمایشگاهی مطابقت دارد اما مدل RNG در پیش بینی نواحی برگشتی از دقت بیشتری برخوردار است . نتایج نشان می دهد که با افزایش شیب طولی کانال جانبی بر ابعاد ناحیه جدایی افزوده می شود. همپنین ابعاد ناحیه جدایی با افزایش نسبت دبی کاهش یافته بطوریکه در نسبت های دبی بالا این ناحیه محو می شود. نتایج حاصل از تغییرات تراز سطح آب نیز نشان می دهد که با افزایش شیب طولی عمق آب در محل تقاطع کمتر میشود.همچنین نتایج نشان می دهد که علاوه بر ایجاد ناحیه چرخشی در پایین دست تقاطع، یک ناحیه سکون در گوشه بالا دست تقاطع داخل کانال اصلی ایجاد می شود که افزایش شیب باعث افزایش ابعاد این ناحیه می شود. نتایج حاصل از پیش بینی محل های مستعد فرسایش و رسوب نشان داد که با افزایش شیب طولی کانال جانبی امکان ایجاد چاله های فرسایشی بزرگ تر افزایش می یابد.به دلیل رشد ناحیه جدایی در شیب های بالا و اثرات ان روی فرسایش و رسوب گذاری، طرحی با شیب طولی کانال جانبی کمتر
مدل سازی عددی پیشروی دلتا در مخازن سدها تحت تاثیر زاویه واگرایی و مشخصات هیدرولیک - رسوبی جریان رودخانه
2015
ورود جریان رودخانه به مخزن سد، شرایط هیدرولیکی به خصوص سرعت جریان به شدت کاهش و پتانسیل انتقال رسوب رودخانه کاهش مییابد. در نتیجه ذرات رسوبی نهشته میشوند. بار بستر و بخش درشت دانه بار معلق بلافاصله در مناطق ابتدایی مخزن نهشته شده و دلتا را تشکیل می دهند. در حالیکه بخش ریزدانه بار معلق تا قسمتهای عمیق مخزن و حتی تا نزدیک سد هم نفوذ کرده و سپس نهشته میشود. مخازنی که تنها یک رودخانه ورودی دارند معمولاً رسوبگذاری در آنها به صورت یکنواخت میباشد ولی حتی رسوبگذاری در چنین مخازنی هم به یکدیگر شباهتی ندارند و بیشتر تابع شرایط توپوگرافی، هیدرولیکی، خصوصیات رسوب و چگونگی بهره برداری از مخزن می باشد. در این تحقیق مدل SSIIM سرعتهای طولی و عرضی در مقاطع ابتدایی و انتهایی ناحیه واگرایی را به خوبی پیشبینی میکند. همچنین این مدل سرعتهای سطحی آب را در حالت بدون در نظر گرفتن رسوبات مانند آنچه که در آزمایشگاه بدست آمده بود، بهصورت نامتقارن پیشبینی میکند. پیشبینی مدل برای سرعتهای طولی در عرض مخزن، همانند آنچه که در آزمایشگاه بدست آمده بود، نسبت به خط مرکزی کانال متقارن بدست آمد و البته مقادیر پیشبینی شده با مدل مقادیر کمتری را نسبت به نتایج آزمایشگاهی بدست داد. مقادیر بدست آمده برای آزمایشگاه از s/cm 12-7 و برای مدل از s/cm 4-8/3 بدست آمد. پیشبینی مدل برای سرعتهای طولی در طول مخزن، همانند نتایج آزمایشگاهی تقریباً خطی و با شیب منفی بدست آمد.
شبیه سازی الگوی توزیع رسوب بستر در محل تقاطع کانال ها با شکل مقطع متفاوت
2015
تقاطع کانال های روباز پدیده ایست که در بسیاری از آبراهه های طبیعی یا دست ساز بشر، مشاهده می شود. به دلیل برخورد دو جبهه ی جریان، دینامیک جریان در محل تقاطع و اطراف تقاطع پیچیده است بطوریکه به ناحیه ی پراغتشاش با الگوی سه بعدی جریان از آن یاد می شود. به ویژه بلافاصله در پایین دست تقاطع، ناحیه ی جدایی جریان در مجاورت دیواره ی داخلی توسعه می یابد که همراه با الگوهای چرخشی جریان های ثانویه می باشد. در این ناحیه بدلیل تغییر در مقدار و جهت سرعت جریان، تغییر در مقدار دبی جریان و تغییر در مقدار دبی رسوب، ممکن است شاهد فرسایش شدید بستر، فرسایش سواحل و نیز رسوب گذاری در پایین دست باشیم که باعث ایجاد خسارت به سازه های هیدرولیکی پایین دست خواهد شد. از عوامل مؤثر بر میزان این فرسایش و رسوب گذاری، می توان به نسبت پهنای دو آبراهه یا کانال متقاطع، نسبت دبی آن ها، زاویه ی تلاقی آن ها، عدد فرود ذره پایاب، و اندازه دانه های رسوب بستر اشاره کرد. بنابراین آگاهی از سازوکار جریان و رسوب در این ناحیه، بسیار پراهمیت می باشد. از طرفی مدل سازی این پدیده ی پیچیده، تنها توسط نرم افزارهای سه بعدی امکان پذیر می باشد. در این پایان نامه، از مدل سه بعدی SSIIM2 که از سری نرم افزارهای دینامیک سیالات محاسباتی یا CFD می باشد، استفاده شده است. این مدل معادلات ناویه-استوکس را با استفاده از روش حجم محدود با الگوریتم ساده و مدل آشفتگی - حل می کند. این مدل یک مدل غیرساختار است و واسنجی مدل با استفاده از نتایج اندازه گیری وبر و همکاران(2001) در دانشگاه lowa انجام شد. نتایج نشان داد که نرم افزار SSIIM2 در شبیه سازی جریان در محل تلاقی کانال ها دقت بالایی دارد. واسنجی رسوب مدل با استفاده از نتایج اندازه گیری قبادیان(1385) انجام شد و نتایج نشان داد که مدل SSIIM2 در شبیه سازی رسوب در تلاقی کانال ها نیز از دقت بالایی برخوردار است. هندسه ی ذوزنقه ای جریان، توسط نرم افزار برنامه نویسی VisualStudio6 نوشته شده و در مدل فراخوانی شده است.پس از ایجاد هندسه ی جریان و اعمال شرایط مرزی، مسئله برای حالت زاویه ی تلاقی 90درجه در سه نسبت دبی و سه نسبت پهنا توسط نرم افزار و با استفاده از داده های اندازه گیری شده ی قبادیان(1385) در دانشگاه شهیدچمران اهواز انجام شد. نتایج نشان داد که در مقاطع ذوزنقه ای، ابعاد ناحیه رسوب گذاری و ف
ارزیابی مدل Flow3D در تحلیل خصوصیات هیدرولیکی سرریز لبه پهن مرکب
2015
شکل دهانه سرریزهای لبه پهن مرکب، ترکیبی از دو نوع سرریز ساده می باشد، که علاوه بر سادگی در ساخت، ازنظر کارایی هیدرولیکی نیز مورد توجه بوده است.از مهمترین امتیازات سرریزهای مرکب این است که در جریان های کم در مقایسه با سرریزهای ساده دیگر بار هیدرولیکی بیشتری را در بالادست سرریز ایجاد نموده و اندازه گیری دبی جریان را با حساسیت بیشتری انجام می دهد. در جریان های زیاد، مقطع بالایی سرریز مانع از افزایش زیاد سطح آب بالادست سرریز و برگشت آب گردیده و اندازه گیری دبی های زیاد را با دقت قابل قبول امکان پذیر می سازد. در پژوهش حاضر، خصوصیات هیدرولیکی جریان روی یک سرریز لبه پهن مرکب مستطیلی با استفاده از روش عددی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نخست، اقدام به ساخت یک مدل فیزیکی از این سرریز با ابعاد معین شد و آزمایشات مربوطه با استفاده ازیک فلوم با ابعاد طول، عرض و ارتفاع به ترتیب برابر با 10× 83/0× 5/0 متر در محدوده ی دبی 118-24 لیتر بر ثانیه انجام گرفت. ابتدا، میدان جریان سه بعدی روی سرریز با استفاده از نرم افزار Flow3D و با استفاده از مدل آشفتگی RNG استاندارد، شبیه سازی شد. با توجه به مدل مورد استفاده، از روش احجام محدود برای حل معادلات ناویر-استوکس متوسط گیری شده زمانی و برای محاسبه سطح آزاد از روش حجم سیال (VOF) استفاده گردید. مقایسه نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی نشان دادکه این مدل قابلیت پیش بینی الگوی سه بعدی جریان روی سرریز مورد مطالعه را با دقت مناسب دارد. بنابراین، با تغییر در ابعاد سازه، به بررسی تأثیر تغییر هندسه سازه بر پارامترهای هیدرولیکی ازجمله ضریب دبی، ضریب سرعت و آستانه استغراق به صورت عددی پرداخته شد. برای این منظور تغییرات ضریب دبی، ضریب سرعت و آستانه استغراق نسبت به پارامترهای بدون بعد h1/L و yf/h1، که پارامترهای مؤثر در سرریز لبه پهن مرکب محسوب می شوند، حاصل از مدل عددی به صورت نمودارهایی ترسیم شد. با توجه به نموداهای ضریب دبی و ضریب سرعت با yf/h1 مشخص شد که در یکyf/h1 ثابت، با افزایش عرض قسمت مرکزی و ارتفاع دهانه سرریز، ضریب دبی و ضریب سرعت نیز روند افزایشی دارند. نمودار تغییرات آستانه استغراق با پارامتر بدون بعد h1/L نشان داد که در مقادیر h1/L کوچکتر از 45/0، تغییر هندسه تأثیری روی آستانه استغراق نداشته و محدوده آستانه استغراق بین 76-60 درصد می ب
بررسی و ارزیابی قابلیت مدل GSTARS3در شبیه سازی روند رسوب گذاری در دریاچه ها (مطالعه موردی: رودخانه قزلچه سو بر دریاچه زریوار)
2014
مشکل آبشستگی و رسوب گذاری در سازه های آبی از مهمترین چالش های منابع آبی می باشد. رسوبات رودخانه ای در مخازن آبی نظیر سدها و بندها ته نشین شده و به تدریج از حجم آب ذخیره شده می کاهند. عدم اطلاع از وضعیت رسوب گذاری در مخزن سد ودریاچه ها و پیش بینی روش های کنترل آن، موجب کاهش عمر مفید سد و اتلاف سرمایه می شود. احداث بند انحرافی و کانال انتقال آب قزلچه سو برای تأمین آب مورد نیاز حدود دو هزار هکتار اراضی کشاورزی، حفظ و بقای حیات دریاچه زریوار، در اثر خشکسالی های ممتد و جلوگیری از خروج آب از کشور بوده است. برای شبیه سازی کانال انتقال آب از رودخانه قزلچه سو به سمت دریاچه زریوار مدل عددیGstars بکار رفته و همچنین از داده های روزانه و ماهیانه ایستگاه هیدرومتری نچی که در فاصله 700 متری بالادست بند انحرافی قرار دارد استفاده شده است. با توجه به اینکه رودخانه قزلچه سو رودخانه ای فصلی است و آبگیری از آن در 5 ماه از سال (دی ماه لغایت اردیبهشت)صورت می گیرد، رسوب سالیانه آن بررسی شده است. نتایج مدل سازی نشان داد که علیرغم احداث حوضچه، در پنج ماه آبگیری، روزانه تقریباً 46 تن رسوب وارد دریاچه میشود. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار هیدرودینامیک SOBEK حوضچه ترسیب موجود مدل سازی شد و کارایی آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که بر اساس دو عامل طول و حداکثر سرعت مجاز حوضچه تا دبی 6 متر مکعب بر ثانیه توانایی ترسیب رسوبات را داشته و برای دبی های سیلابی بیش از دبی طراحی کارایی چندانی نخواهد داشت.