تعداد نشریات | 161 |
تعداد شمارهها | 6,532 |
تعداد مقالات | 70,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 124,099,133 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 97,206,740 |
شبیهسازی عددی استهلاک انرژی در مواجهه با انقباض هلالیشکل مسیر جریان | ||
تحقیقات آب و خاک ایران | ||
دوره 52، شماره 5 - شماره پیاپی 65، مرداد 1400، صفحه 1299-1314 اصل مقاله (1.77 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijswr.2021.318989.668895 | ||
نویسندگان | ||
رسول دانشفراز* 1؛ احسان امین وش2؛ حمیدرضا عباس زاده3 | ||
1استاد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه | ||
2گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران | ||
3دانشجوی کارشناسی ارشد گروه عمران آب و سازه های هیدرولیکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران | ||
چکیده | ||
از روشهای کنترل و کاهش انرژی جریان، استفاده از سازههای مستهلککننده انرژی و تشکیل پرش هیدرولیکی است. یکی از انواع این سازهها، المانهای تنگشدگی در مسیر جریان است که منجر به افت انرژی جریان عبوری میشود. در تحقیق حاضر به بررسی عددی تأثیر تنگشدگی هلالیشکل بهعنوان سازه مستهلککننده انرژی در مسیر جریان فوقبحرانی با استفاده از نرمافزار FLOW-3D پرداخته شده است. با بررسی نتایج حاصل از شبیهسازی، مدل آشفتگی RNG بهعلت برخورداری از دقت بیشتر و پائینبودن درصد خطای نسبی و خطای مطلق نسبت بهسایر مدلها، از میان 4 مدل آشفتگی RNG، k-ε، k-ω و LES انتخاب شد. در این مطالعه، دامنه عدد فرود بعد از دریچه بهعنوان موثرترین پارامتر بدونبعد در استهلاک انرژی از 8/2 تا 5/7 تغییر کرده و مقادیر تنگشدگی از طرفین 5 و 5/7 سانتیمتر میباشد. نتایج حاکی از آن است که در تمامی حالات استفاده از تنگشدگی هلالیشکل، استهلاک انرژی ناشی از تنگشدگی بهترتیب در تنگشدگی 5 و 5/7 سانتیمتر براساس افت انرژی نسبت به بالادست 62/24% و 84/29% و نسبت به پائیندست 14/46% و 42/48% بیشتر از پرش کلاسیک آزاد است. همچنین با بررسی نتایج بهدست آمده مشاهده شد که تنگشدگی هلالیشکل در مقایسه با انقباض ناگهانی، حاصل از مطالعات محققین پیشین، عملکرد بهتری از نظر میزان افت انرژی دارد. براساس نتایج حاصل از شبیهسازی با افزایش عدد فرود بالادست، افت انرژی نسبت به بالادست و پائیندست تنگشدگی هلالیشکل افزایش یافته بهطوریکه استفاده از المانهای تنگشدگی باعث کاهش عدد فرود در پائیندست مقطع تنگشدگی در بازه 6/1 الی 3/2 شده است. | ||
کلیدواژهها | ||
استهلاک انرژی؛ تنگ شدگی هلالی؛ عدد فرود؛ پرش هیدرولیکی؛ مدل آشفتگی | ||
مراجع | ||
Abrishami, J. and Esmaili, K. (1997). Hydraulic Jump in Adverse Channel Slopes with Positive steps: Amirkabir Journal of Science and Research, 20(1), 276-292. (In Farsi) Babaali, H. Shamsai, A. and Vosoughifar, H. (2015). Computational Modeling of the Hydraulic Jump in the Stilling Basin with Convergence Walls Using CFD Codes: Arab J Sci Eng 40(2),381–395. Chow, V. R. (1959). Open-Channel Hydraulics. New York: McGraw-Hill. Daneshfaraz, R. Sadeghfam, S. and Rezazadeh-Joudi, A. (2017). Laboratory Investigation on the Effect of Screen’s Location on the Flow Energy Dissipation: Journal of Irrigation and Drainage Structures Engineering Research, 17(67), 47-62. (In Farsi) Daneshfaraz, R. Rezazadeh-Joudi, A. and Sadeghfam, S. (2018). Experimental Investigation of Energy Dissipation in the Sudden Chocked Flow with free Surfaces: Journal of Civil and Environmental Engineering, 48(2), 101-108. (In Farsi) Daneshfaraz, R., Sadeghfam, S., Hasanniya, V. (2019). Experimental Investigation of Energy Dissipation in Vertical Drops Equipped with a Horizontal Screen under Supercritical Flow, Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(6), pp. 1421-1436. doi: 10.22059/ijswr.2019.269301.668053 Daneshfaraz, R. MajediAsl, M. Mirzaee, R. and Tayfur, G. (2020a). Hydraulic jump in a rough sudden symmetric expansion channel. AUT Journal of Civil Engineering, doi: 10.22060/ajce.2020.18227.5667 Daneshfaraz, R. Majediasl, M. Mirzaee, R. Parsamehr, P, (2020b). Experimental Study of the Roughness Bed with non-Continuous Trapezoidal Elements on S-Jump Characterestics in the non-Prismatic Rectangular Channel: Sharif Journal Civil Engineering, 36(2), 119-128. (In Farsi) Daneshfaraz, R. Aminvash, E. Esmaeli, R. Sadeghfam, S. and Abraham, J. (2020c). Experimental and numerical investigation for energy dissipation of supercritical flow in sudden contractions: Journal of Groundwater Science and Engineering, 8(4), 396-406. Das, R. Pal, D. Das, S. and Mazumdar A. (2014). Study of Energy Dissipation on Inclined Rectangular Contracted Chute: Arab J Sci Eng 39(10),6995–7002. Dey, S. and Raikar, R.V. (2005). Scour in Long Contractions: Journal of Hydraulic Engineering, 131(12), 1036-1049. Ebrahimiyan, S. Hajikandi, H. Shafai Bejestan, M. Jamali, S. and Asadi, E. (2020). Studying the effect of trapezoidal channel side slope on the bed shear stress and hydraulic jump characteristics using Flow3D model: Iranian Water Research Journal, 13(4), 103-112. (In Farsi) Esmaili, K. and Abrishami, J. (2001). Hydraulic Jump over Negative Slopes with Negative Steps: Journal of Advanced Materials in Engineering, 19(2), 97-110. (In Farsi) Flow Science Inc. (2016) FLOW-3D V 11.2 User’s Manual, Santa Fe, NM, USA. Ghaderi A, Dasineh M, Abbasi S. (2019). Impact of Vertically Constricted Entrance on Hydraulic Characteristics of Vertical Drop (Numerical Investigation): Journal of Hydraulic, 13(4), 121-131. (In Farsi) Ghaderi, A., Daneshfaraz, R., Abbasi, S. et al. Numerical analysis of the hydraulic characteristics of modified labyrinth weirs. Int J Energ Water Res 4, 425–436 (2020). https://doi.org/10.1007/s42108-020-00082-5 Gohari, A. and Farhoudi, J. (2009). The Characteristics of Hydraulic Jump on Rough Bed Stilling Basin. in: Proceedings of 33rd IAHR Congress, Water Engineering for a Sustainable Environment, 9-14 Aug., Vancouver, British Columbia, Canada Hager, W. H. and Dupraz, P.A. (1985). Discharge characteristics of local, discontinuous contractions: Journal of Hydraulic Research, 23(5), 421-433. Hasannia, V. Daneshfaraz, R. Sadeghfam, S. (2021). Experimental investigation of hydraulic parameters of vertical drop equipped with combined screens: Amirkabir Journal of Civil Engineering, 52 (10), 1-14. (In Farsi) Henderson, F. M. (1966) Open channel flow. New York: Macmillan. Izadjoo, F. and Shafaei Bajestan, M. (2005). Hydraulic Jump Characteristics on a Trapezoidal Corrugated Bed: The Scientific Journal of Agriculture, 27(Special Issue of Water Science Engineering), 107-122. (In Farsi) Jan, C. D. and Chang, C. J. (2009). Hydraulic Jumps in an Inclined Rectangular Chute Contraction: Journal of Hydraulic Engineering, 135(11), 949-958. Katorani, S. and Kashefipoor, S. M. (2014). Effect of the Geometric Characteristics of Baffled and Bed Slopes of Drop on Hydraulic Flow Conditions in Baffled Apron Drop. Irrigation Sciences and Engineering, 37(2), 51-59. (In Farsi) Lotfi, N and Jafarzadeh, M. R. (2017). Investigation of the effects of convergence and roughness on the characteristics of hydraulic jump in narrowing channels. In: Proceedings of 16th Iranian Hydraulics Conference, 6-7 Sep., Ardabil, Iran. (In Farsi) Nayebzadeh, B. Lotfollahi-yaghin, M. and Daneshfaraz, R. (2019). Experimental study of Energy Dissipation at a Vertical Drop Equipped with Vertical Screen with Gradually Expanding at the Downstream: Amirkabir Journal of Civil Engineering, 52(12), 7-7. doi: 10.22060/ceej.2019.16493.6265 (In Farsi) Nazari Ali Abadi, kh. Akhtari, A. A. and Gord Noshahri, A. (2017). Effect of Rectangular Strip Roughness on Hydraulic Jump Characteristic in Diverging Rectangular Sections With FLOW-3D Software: Modares Civil Engineering journal, 17(4), 251-262. (In Farsi) Sadeghfam, S. Akhtari, A.A. Daneshfaraz, R. and Tayfur, G. (2015). Experimental investigation of screens as energy dissipaters in submerged hydraulic jump: Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 38(2), 126-138. Shabani Chafjiri, A. and Jafarzadeh, M. R. (2020). Experimental study of hydraulic jump characteristics in an inclined convergent channel: Modares Civil Engineering journal, 20(2), 27-40. (In Farsi) Shojaeian, Z. Hosseinzadeh Dalir, A., Farsadizadeh, D. and Salmasi, F. (2011). Investigation of Hydraulic Jump Characteristics In Divergent Rectangular Sections On Inverse Slope: Water and Soil Science (Agriculture Science), 21(3), 49-60. (In Farsi) Wu, B. and Molinas, A. (2001). Chocked Flows through Contractions: Journal of Hydraulic Engineering, 127(8), 657-662. Yarnell, D. L. (1934). Bridge piers as channel obstructions. Washington: U.S. Dept. of Agriculture | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 761 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 591 |