نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی علوم آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

چکیده

شیب شکن ­ها به سبب سادگی ساخت و بهره ­برداری، از جمله رایج ­ترین ساختمان­ های آبی جهت کاهش انرژی جریان آب در شبکه­ های آبیاری هستند. لذا در این تحقیق تأثیر شیب سازه، تعداد پلکان، ارتفاع سازه و مشخصات هیدرولیکی جریان  بر میزان استهلاک انرژی در شیب شکن­ های پلکانی مورد بررسی قرار گرفت. مدل ­های آزمایشی مورداستفاده در 2 ارتفاع 20 و30 سانتی­متری، 2 شیب مجرای 26/5 درجه (1به2) و 33/3 درجه (1به5/1) و تعداد 3، 5 و7 پلکان ساخته شد. کلیه آزمایش ­ها در  4 دبی مختلف 10، 13، 15 و20 لیتر بر ثانیه در یک فلوم آزمایشگاهی، به طول13 متر، عرض 50 و عمق 60 سانتی ­متر انجام شد. نتایج تحقیق نشان داد که با افزایش (نسبت عمق بحرانی قبل از شیب شکن /تغییرات ارتفاع هندسی شیب شکن )، میزان استهلاک انرژی کاسته می ­شود. همچنین به ازائ مقدار مشخص نسبت مذکور، افزایش تعداد پلکان­ ها باعث کاهش میزان استهلاک نسبی انرژی گردید.  نتایج  تحقیق نشان داد که با افزایش شیب سازه، میزان استهلاک نسبی انرژی افزایش می­ یابد . بیشترین میزان استهلاک نسبی انرژی برای مدل با شیب z=2 و ارتفاع 30 سانتی­ متری و کمترین میزان استهلاک نسبی انرژی برای مدل با شیب z=1.5 و ارتفاع 20 سانتی­ متری بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش عدد فرود، میزان استهلاک نسبی انرژی کاهش می­ یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

Amador, A., Van der Graaf, G., Sánchez-Juny, M., Dolz, J., Sánchez-Tembleque, F., Puertas, J. and Girona, C.J., 2004, July. Characterization of the flow field in a stepped spillway by PIV. In Proc. 12th Symp. Applications Laser to Fluid Mechanics (pp. 12-15).
Beirami, M.K. and Hoseiny, M.I., 2022. Forced Hydraulic Jump by One and Two Continuous Sills in a Horizontal Stilling Basin. Journal of Advanced Materials in Engineering (Esteghlal)24(1), pp.97-119. (In Persian)
Chamani M.R. and N.  Rajaratnam .1994. Jet  Flow  On  Stepped  Spillways . Jurnal of Hydraulic  Engineering  (ASCE) 120(2) : 254-259.
Chamani, M.R. and Rajaratnam, N., 1999. Characteristics of skimming flow over stepped spillways. Journal of Hydraulic Engineering125(4), pp.361-368.
Chanson, H. and Toombes, L., 2001. Experimental investigations of air entrainment in transition and skimming flows down a stepped chute: application to embankment overflow stepped spillways.
Chanson, H., 2002. Hydraulics of stepped chutes and spillways. CRC Press.
Chen, Q., Dai, G. and Liu, H., 2002. Volume of fluid model for turbulence numerical simulation of stepped spillway overflow. Journal of Hydraulic Engineering128(7), pp.683-688.
Chinnarasri, C. and Wongwises, S., 2006. Flow patterns and energy dissipation over various stepped chutes. Journal of irrigation and drainage engineering132(1), pp.70-76.
Chinnarasri, C. and Wongwises, S., 2004. Flow regimes and energy loss on chutes with upward inclined steps. Canadian Journal of Civil Engineering31(5), pp.870-879.
Fabian A. Bombardelli and Arthur R. Schmidt. 2003. Book Reviews. Journal of Hydraulic Research, 41(3), pp. 327-330.
Fazeli, E. and Heidari, M.M., 2018. Evaluation of Energy Dissipation and Hydraulic Characteristics of Flow on Simple and Inclined Stepped Spillways using FLUENT Model. Irrigation Sciences and Engineering41(3), pp.185-199. (In Persian)
Felder, S. and Chanson, H., 2011. Energy dissipation down a stepped spillway with nonuniform step heights. Journal of Hydraulic Engineering137(11), pp.1543-1548.
Haji Azizi, S., Samadi, A. and Salmasi, F., 2016. Numerical Study of Flow on Stepped Spillway and Its Comparison with Experimental Results. Water and Soil Science26(2-1), pp.155-165, (In Persian).
Hydari Arjloo, S., Mosavi, Jahromi, S. H. And Farazmand, S., 2009. Investigation of Flow Hydraulic in stepped spillway whith Using Physical Models. Proceedings of the 2th national Conference on Irrigation and Drainage Networks management. January- 20-1-2009. University of Shahid Chamran, (In Persian).
Moradi Sabzkohi, A., Kashefipour, S. M. and Bina, M., 2011. In vitro comparison of energy dissipation rate in slopers. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources. 15(56): pp 209-221. (In Persian).
Rouse, H., 1943. Discussion to ‘‘Energy loss at base of a Free overfall’’by WL Moore. Trans. ASCE108(1383), p.1.
Saadi, H. and Sajadi, S. M., 2018. Experimental Investigation of Hydraulic Jump Characteristics in Ogee Spillway Stilling Basin by Perforated Stepped Sill. Irrigation and Drainage Structures Engineering Research. 19(70), pp 85-98. (In Persian).
Salmasi, F. and Oronaghi, H., 2013.The effect of the slope on the energy damping of the flow over a stepped spillway. Journal of Environment and Water Engineering. 1(1): pp 47-56. (In Persian).
Shahheydari, H., Nodoshan, E.J., Barati, R. and Moghadam, M.A., 2015. Discharge coefficient and energy dissipation over stepped spillway under skimming flow regime. KSCE Journal of Civil Engineering19, pp.1174-1182.
Sori, N. and Mojtahedi, A., 2015. Investigation of effects of the geometry on rate of energy dissipation of the flow over the stepped spillway using fuzzy inference systems. Journal of Civil and Environmental Engineering45(80), pp.25-39.
Taroumideh, F., Fazloula, R., Emadi, A. and Mirnaseri, M., 2018. Investigation the Effect of Longitudinal Profile of Stepped Spillway on Flow Energy Dissipation. Iranian Journal of Irrigation & Drainage12(2), pp.248-259.
White, M.P., Bakhmeteff, B.A., Feodoroff, N.V., Kindsvater, C.E., Christiansen, J.E., Hall, L.S. and Rouse, H., 1943. Discussion of “White on Energy Loss”. Transactions of the American Society of Civil Engineers108(1), pp.1361-1387.