شناسنامه علمی شماره
دوره 20، شماره 74 ، فروردین 1398
مقاله پژوهشی
فائزه ولایتی؛ علیرضا وطن خواه
چکیده
جریان در سرریزهای جانبی، موضوع بسیاری از مطالعات هیدرولیکی بوده است. اغلب این مطالعات مربوط به ضریب بده سرریز جانبی لبه‌تیز و با مقطع مستطیلی می‌باشد و ضریب بده سرریزهای جانبی لبه‌پهن با مقاطع دیگری، نظیر ذوزنقه‌ای کمتر مورد توجه قرار گرفته است. تحقیق حاضر با انجام 187 آزمایش به‌منظور بررسی ضریب بده سرریز جانبی لبه پهن ذوزنقه‌ای، ...
بیشتر
جریان در سرریزهای جانبی، موضوع بسیاری از مطالعات هیدرولیکی بوده است. اغلب این مطالعات مربوط به ضریب بده سرریز جانبی لبه‌تیز و با مقطع مستطیلی می‌باشد و ضریب بده سرریزهای جانبی لبه‌پهن با مقاطع دیگری، نظیر ذوزنقه‌ای کمتر مورد توجه قرار گرفته است. تحقیق حاضر با انجام 187 آزمایش به‌منظور بررسی ضریب بده سرریز جانبی لبه پهن ذوزنقه‌ای، تحت شرایط رژیم جریان زیر بحرانی صورت گرفته است. از آنجاییکه معادله دینامیکی حاکم بر سرریزهای جانبی بهدلیل غیرخطی بوده و دارا بودن متغیرهای زیاد، دارای حل تحلیلی کامل نمیباشد، لذا در این تحقیق با استفاده از روش عددی رانگ کوتای مرتبه چهارم، نیمرخ سطح آب در طول سرریز جانبی محاسبه شد. با بررسی نتایج آزمایشگاهی و با استفاده از تحلیل ابعادی و آماری روابطی به منظور تخمین ضریب بده پیشنهاد شد. مشخص گردید ضریب بده سرریز جانبی ذوزنقه‌ای لبه‌پهن به عدد فرود جریان بالادست، نسبت عمق جریان به پهنای تاج سرریز و شیب جداره جانبی سرریز بستگی دارد. رابطه پیشنهادی تخمین ضریب بده دارای خطایی در حدود 4 درصد است و نشان میدهد روش حل عددی دقیق است.
مقاله پژوهشی
سیما صمدی قره ورن؛ داود فرسادی زاده؛ علی حسین زاده دلیر
چکیده
سرریزهای جانبی سازههایی هیدرولیکی هستند که در دیوارۀ جانبیکانالنصب میشوند و جریان مازاد بر دبی طراحی را از کانال خارج میکنند. سرریزهای کنگرهای در پلان دارای شکستگیاند و در نتیجه طول موثر و در برخی موارد ضریب دبی بیشتری نسبت به سرریزهای ساده دارند. در تحقیق حاضر، تأثیر استفاده از شمعها با آرایشهای ...
بیشتر
سرریزهای جانبی سازههایی هیدرولیکی هستند که در دیوارۀ جانبیکانالنصب میشوند و جریان مازاد بر دبی طراحی را از کانال خارج میکنند. سرریزهای کنگرهای در پلان دارای شکستگیاند و در نتیجه طول موثر و در برخی موارد ضریب دبی بیشتری نسبت به سرریزهای ساده دارند. در تحقیق حاضر، تأثیر استفاده از شمعها با آرایشهای مختلف بر ضریب دبی سرریز جانبی کنگره ای نیمدایرهای تکسیکل بررسی شده است. آزمایشها در کانال مستطیلی و شرایط زیر بحرانی و محدودۀعدد فرود 37/0-1/0 اجرا شدهاند. سه قطر مختلف برای سرریزهای جانبی کنگرهای نیمدایرهای با ارتفاع ثابت در نظر گرفته شد. شمعهای مورد استفاده استوانهای و همارتفاع با سرریز جانبی هستند. تعداد شمعها از 1 تا 3 و در کل 14 آرایش برای آنها در نظر گرفته شد. ابتدا تأثیر پارامترهای بیبعد استخراج شده از روش باکینگهام بر ضریب دبی سرریز جانبی بررسیو پس از آن رابطهای برای محاسبۀ ضریب دبی سرریز جانبی کنگرهای نیمدایرهای همراه با شمعها با دقت قابل قبولاستخراج شد. نتایج بررسیها نشان میدهد که ضریب دبی سرریز جانبی کنگرهای نیمدایرهای در حالتیکه شمع وجود دارد بیشتر از حالت بدون شمع است. در واقع وجود شمع باعث بهبود عملکرد هیدرولیکی سرریزهای جانبی نیمدایرهای میشود بهطوریکه در محدوده عدد فرود مورد مطالعه، ضریب دبی سرریزها تا 15 درصد افزایش و تغییرات انرژی مخصوص در طول سرریزها تا 34 درصد کاهش مییابد. بیشترین افزایش در ضریب دبی و بیشترین کاهش در تغییرات انرژی مخصوص مربوط به آرایشی است که سه شمع در لبۀ پاییندست سرریز قرارگیرند.
مقاله پژوهشی
رسول دانشفراز؛ سینا صادق فام؛ وحید ساعی
چکیده
در این پژوهش، ناهمواریها در پاییندست سرریز اوجی برای جریانهای مختلف شبیهسازی عددی شده و اثر ناهمواری در تغییر رژیم جریان، پروفیل سطح آب و افت انرژی بررسی شده است. بر این اساس پس از ایجاد دامنۀ حل، مشبندی و مشخص کردن شرایط مرزی، شبیهسازی عددی با استفاده مدل آشفتگی k-e استاندارد اجرا و برای صحتسنجی نتایج عددی از مدل ...
بیشتر
در این پژوهش، ناهمواریها در پاییندست سرریز اوجی برای جریانهای مختلف شبیهسازی عددی شده و اثر ناهمواری در تغییر رژیم جریان، پروفیل سطح آب و افت انرژی بررسی شده است. بر این اساس پس از ایجاد دامنۀ حل، مشبندی و مشخص کردن شرایط مرزی، شبیهسازی عددی با استفاده مدل آشفتگی k-e استاندارد اجرا و برای صحتسنجی نتایج عددی از مدل آزمایشگاهی سرریز اوجی چاتیلا و تابارا(Chatila & Tabbara, 2004) استفاده شده است. در ادامه نیز به تاثیر سه نوع ناهمواری در پاییندست سرریز و مقایسه آن با حالت شاهد و بر مشخصات جریان پرداخته شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان میدهد با افزایش ارتفاع ناهمواریها میزان افت انرژی تا 80 درصد نیز افزایش مییابد.به‌طور متوسط نیز ناهمواریهای 3 و 4 که باعث تغییر رژیم جریان شدهاند و بین 50 تا 70 درصد افت انرژی ایجاد کردهاند. افزایش دبی جریان بر پروفیل سطح آب و افت انرژی تاثیر مستقیم دارد. بر اساس نتایج بهدست آمده، اگر طراحی حوضچۀ آرامش مد نظر باشد، ناهمواریها با ارتفاع Hd6/0 قادر به تغییر رژیم جریان هستند و بهعنوان موفقترین طرح پیشنهاد میشود.
مقاله پژوهشی
امیر گرد نوشهری؛ ابراهیم امیری تکلدانی؛ محمد صدقی اصل
چکیده
در این تحقیق، درستی معادلات مختلف افت اصطکاکی برای جریان آزاد غیر دارسی در محیط‌های متخلخل سنگریزه‌ای ارزیابی شد که توزیع عمودی فشار در آنها غیر هیدرواستاتیک است. بیشتر معادلات ارائه شده برای جریان غیر دارسی بر اساس نتایج آزمایش‌های صورت گرفته در دستگاه‌های نفوذسنج و برای جریان یک بعدی است در حالیکه بهدلیل افت زیاد انرژی ...
بیشتر
در این تحقیق، درستی معادلات مختلف افت اصطکاکی برای جریان آزاد غیر دارسی در محیط‌های متخلخل سنگریزه‌ای ارزیابی شد که توزیع عمودی فشار در آنها غیر هیدرواستاتیک است. بیشتر معادلات ارائه شده برای جریان غیر دارسی بر اساس نتایج آزمایش‌های صورت گرفته در دستگاه‌های نفوذسنج و برای جریان یک بعدی است در حالیکه بهدلیل افت زیاد انرژی و شیب سطح آب در جریان آزاد درون محیط‌های متخلخل سنگریزه‌ای، انتظار می‌رود جریان دو بعدی و توزیع فشار غیر هیدرواستاتیک باشد. در این مطالعه با آزمایش‌هایی روی یک محیط متخلخل به طول 1 متر و شامل سه نوع سنگریزه با قطرهای متوسط 68/1، 27/2 و 84/4 سانتی‌متر و در دو دمای متفاوت آب به بررسی درستی برآورد مقدار افت انرژی جریان توسط معادلات مختلف جریان غیر دارسی پرداخته شده است. با افزایش دبی و افزایش زاویۀ سطح آب از 6 درجه، اختلاف بین عمق آب و فشار پیزومتری افزایش مییابد. همچنین، بر اساس تحلیل آماری، مناسب‌ترین معادلۀ افت اصطکاکی در جریان غیر دارسی با سطح آزاد، معرفی و با تحلیل حساسیت نیز مشخص شد که معادلۀ معرفی شده کمترین حساسیت را نسبت به تغییرات مقادیر ورودی دارد و نیز اینکه تخلخل، سرعت ظاهری جریان، قطر متوسط ذرات و لزوجت سینماتیک بهترتیب بیشترین تأثیر را بر نتایج دارند.
مقاله پژوهشی
مهدی اسمعیلی ورکی؛ مرجان کشاورز اسکندری
چکیده
جریان آب عبوری از سرریز سدها انرژی جنبشی بالایی دارد که می‌تواند آسیب‌های زیادی بر تأسیسات پاییندست و فرسایش شدید بستر رودخانه وارد کند. انرژی معمولاً با ایجاد حوضچۀ آرامش در پاییندست سرریزها، پرتاب‌کننده‌های جامی شکل و پلکان در سرریزها مستهلک میشود. سرریزهای پلکانی یکی از سازه‌های متداول به‌منظور استهلاک انرژی و نیز کاهش ...
بیشتر
جریان آب عبوری از سرریز سدها انرژی جنبشی بالایی دارد که می‌تواند آسیب‌های زیادی بر تأسیسات پاییندست و فرسایش شدید بستر رودخانه وارد کند. انرژی معمولاً با ایجاد حوضچۀ آرامش در پاییندست سرریزها، پرتاب‌کننده‌های جامی شکل و پلکان در سرریزها مستهلک میشود. سرریزهای پلکانی یکی از سازه‌های متداول به‌منظور استهلاک انرژی و نیز کاهش ابعاد حوضچۀ آرامش در سدهاست. در این پژوهش، تأثیر ایجاد کنگرهها با ارتفاع 5/0 و 75/0 ارتفاع پلکان (h)، فواصل کارگذاری برابر و دو برابر ارتفاع پلکان و سه اندازۀ زبری سطح پلکان بهترتیب برابر با 002/0، 004/0 و 006/0 متر بر افت انرژی کل در پاییندست سرریز پلکانی با شیبهای 1:1، 1:2 و 1:3 به‌صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. بررسی نتایج نشان میدهد در سرریز پلکانی با شیب 1:1 ایجاد کنگره با ارتفاع h5/0، فاصلۀ کارگذاری h2 و طولی برابر با طول پلکان به افزایش 7/12 درصد در افت انرژی می‌انجامد. تجزیه و تحلیل نتایج بهدست آمده در سرریز پلکانی با شیب 1:2 نشان میدهد ایجاد کنگره با ارتفاع h75/0 و فاصلۀ کارگذاری h2 و طول کنگره برابر با ارتفاع پلکان، میزان افت انرژی را 4/8 درصد نسبت به حالت بدون کنگره افزایش میدهد. مقایسۀ نتایج حاکی از آن است که در سرریز پلکانی با شیب 1:3 ایجاد آستانهای یکپارچه با طول h و ارتفاع h5/0 با افزایش 7/4 درصد در افت انرژی، نسبت به حالت بدون کنگره، مناسب‌ترین عملکرد را دارد. مقایسه‌ها همچنین نشان میدهد اِعمال زبری در سرریزهای مورد مطالعه عملکرد آنها را کاهش میدهد و میزان افت نسبی انرژی را به‌طور متوسط 6/3 درصد نسبت به حالتهای بدون زبری کم میکند.
مقاله پژوهشی
مهدی یلتقیان خیابانی؛ سید مهدی هاشمی شاهدانی؛ محمد ابراهیم بنی حبیب؛ یوسف حسنی
چکیده
توزیع ناعادلانۀ آب در شبکههای آبیاری، لـزوم استفاده از روشهای کارآمدتر مانند بهرهگیری از روشهای خودکارسازی را میطلبد. تحقیق حاضر میزان توانایی سامانۀ کنترل خودکار سراسری پیشبین (MPC) و سامانۀ کنترل موضعی تناسبی-انتگرالی (PI) را در بهبود توزیع عادلانۀ آب در کانال اصلی شبکۀ آبیاری رودشت بررسی میکند. مقایسۀ این سامانهها ...
بیشتر
توزیع ناعادلانۀ آب در شبکههای آبیاری، لـزوم استفاده از روشهای کارآمدتر مانند بهرهگیری از روشهای خودکارسازی را میطلبد. تحقیق حاضر میزان توانایی سامانۀ کنترل خودکار سراسری پیشبین (MPC) و سامانۀ کنترل موضعی تناسبی-انتگرالی (PI) را در بهبود توزیع عادلانۀ آب در کانال اصلی شبکۀ آبیاری رودشت بررسی میکند. مقایسۀ این سامانهها با وضعیت موجود بهرهبرداری، با شاخصهای ارزیابی حداکثر خطای مطلق 3(MAE) و خطای مطلق تجمعی 4(IAE) و شاخص عدالت توزیع انجام شد. دو سناریوی نوسانات جریان ورودی ملایم و شدید لحاظ گردید. نتایج شاخصهای MAE و IAE شبیهسازی سناریوی اول در آبگیرهای بالادست، عملکرد مناسبتر سامانههای PI را در مقایسه با کنترلگرMPC نشان میدهد. سامانۀ MPC، با میزان 12 درصد بهبود، بهترین عملکرد را از منظر توزیع عادلانه داشته است. در سناریوی دوم، حداکثر مقادیر شاخصهای IAE و MAE برای سامانۀ MPC بهترتیب 53/3 و 45/1 درصد بهدست آمد درحالی که برای PI حتی بیش از 100 درصد هم گزارش شده است. در سناریوی دوم، شاخص عدالت توزیع برای چهار روش بهرهبرداری وضع موجود، سامانۀ PI کنترل بالادست، سامانۀ PI کنترل پاییندست و سامانۀ MPC بهترتیب 23/39، 71/18، 95/15 و 33/4 درصد بهدست آمدکه در بین سامانهها، کنترلگر MPC، با بهبود 35 درصد در توزیع عادلانۀ آب، عملکرد مطلوبی بهدست داده است.
مقاله پژوهشی
الناز اقلیدی؛ غلامعباس بارانی؛ کوروش قادری
چکیده
سرریز پلکانی و حوضچة آرامش از مهم‌ترین سازه‌های مستهلککنندة انرژی محسوب میشوند. با اینکه بخش قابل توجهی از انرژی جریان با این دو سازه مستهلک میشود انرژی باقی‌مانده در جریانورودی به پاشنة سرریز، قادر به تخریب احتمالی آن خواهد بود. در این پژوهش تأثیر شیب حوضچة آرامش بر آبشستگی پاییندست در حضور سرریز پلکانی به‌صورت آزمایشگاهی ...
بیشتر
سرریز پلکانی و حوضچة آرامش از مهم‌ترین سازه‌های مستهلککنندة انرژی محسوب میشوند. با اینکه بخش قابل توجهی از انرژی جریان با این دو سازه مستهلک میشود انرژی باقی‌مانده در جریانورودی به پاشنة سرریز، قادر به تخریب احتمالی آن خواهد بود. در این پژوهش تأثیر شیب حوضچة آرامش بر آبشستگی پاییندست در حضور سرریز پلکانی به‌صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. آزمایشها در آزمایشگاه سازه‌های هیدرولیکی دانشگاه شهید باهنر کرمان با شش دبی مختلف و پنج شیب کف حوضچة آرامش اجرا شد. پارامترهای مختلف از جمله حداکثر عمق آبشستگی (ds)، سرعت جریان، عمق آب در سراب و پایاب، عمق آب در انتهای حوضچة آرامش، فاصلة وقوع حداکثر عمق آبشستگی و منطقة توسعة حفرة آبشستگی تا حوضچة آرامش بهترتیب (Lsو Lt). اندازهگیری شد. با مقایسة نتایج بهدست آمده با آزمایش شاهد در حالت حوضچه آرامش با شیب کف 02/ و 02/0-، متوسط عمق آبشستگی نسبی بهترتیب 47 درصد افزایش و 2/52 درصد کاهش یافته است.فاصلة حداکثر عمق آبشستگی نسبی و فاصله انتهای منطقه توسعه حفره آبشستگی با افزایش عدد فرود ذره افزایش و با افزایش شیب کف حوضچه آرامش این مقدارها افزایش و با کاهش شیب کف حوضچه آرامش کاهش یافتند.
مقاله پژوهشی
پوریا بیگی؛ بابک لشکرآرا
چکیده
تخمین مقاومت هیدرویکی جریان در کانالهای روباز بهواسطۀ وجود جریانهای ثانویه و لزجت گردابی همواره با چالش جدی مواجه بوده است. بهواسطۀ وجود اثر جداره‌ها بر موقعیت سرعت حداکثر، تعیین سهم لوله‌های جریان در بستر و جداره با خطا مواجه است. برای این منظور در این تحقیق ابتدا با استفاده از روش ترسیم تطابقی و رسم خطوط هارمونیک ...
بیشتر
تخمین مقاومت هیدرویکی جریان در کانالهای روباز بهواسطۀ وجود جریانهای ثانویه و لزجت گردابی همواره با چالش جدی مواجه بوده است. بهواسطۀ وجود اثر جداره‌ها بر موقعیت سرعت حداکثر، تعیین سهم لوله‌های جریان در بستر و جداره با خطا مواجه است. برای این منظور در این تحقیق ابتدا با استفاده از روش ترسیم تطابقی و رسم خطوط هارمونیک جریان و پتانسیل، سهم لوله‌های جریان در بستر و جداره تخمین زده شده؛ پس از آن، با حذف اثر عوامل ایجادکنندۀ گرادیان سرعت در نتایج ساده شدۀ حل توام معادلات پیوستگی و ممنتم، مقادیر تنش برشی حاصل از وزن لوله‌های جریان در بستر و جداره‌ها محاسبه گردید. از مقایسۀ نتایج حاصل از روش ترسیم تطابقی با نتایج آزمایشگاهی اندازهگیری مستقیم تنش برشی، میزان اندرکنش گردایان سرعت بر نتایج تنش برشی به روش ترسیم تطابقی تعیین گردید. بررسیها نشان میدهد که با افزایش نسبت ظاهری، اثر گرادیان سرعت کاهش مییابد، بهگونهای که با افزایش نسبت ظاهری از 1 به 20، میزان اثر گرادیان سرعت بر تخمین تنش برشی بستر بهترتیب از 7 به 1 درصد و در جداره از 15 به 3 درصد کاهش مییابد. سرانجام با ارائۀ روابطی مقادیر تدقیق شدۀ تنش برشی در بستر و جداره معرفی شده اند.
مقاله پژوهشی
احسان حاجی بابایی؛ سید عباس حسینی؛ مجتبی صانعی
چکیده
تعیینضریباصطکاکدر بسترهای فرسایش‌پذیر اهمیت زیادیدر طراحی کانالهای آبرفتی دارد.در خصوص پارامترهای مؤثر بر ضریب اصطکاک در بسترهای غیر فرسایشی، تاکنون مطالعات گستردهای صورت گرفته است. در این تحقیق با اجرای مدل آزمایشگاهی در بسترهای فرسایش‌پذیر، پارامترهای شیب بستر و میزان انتقال بار بستر بر ضریب اصطکاک بستر بررسی شده است. ...
بیشتر
تعیینضریباصطکاکدر بسترهای فرسایش‌پذیر اهمیت زیادیدر طراحی کانالهای آبرفتی دارد.در خصوص پارامترهای مؤثر بر ضریب اصطکاک در بسترهای غیر فرسایشی، تاکنون مطالعات گستردهای صورت گرفته است. در این تحقیق با اجرای مدل آزمایشگاهی در بسترهای فرسایش‌پذیر، پارامترهای شیب بستر و میزان انتقال بار بستر بر ضریب اصطکاک بستر بررسی شده است. آزمایشها در دبی‌های90/0 تا 75/4 لیتر در ثانیه و شیبهای 2، 3 و 5 درصد روی بار بستر از ذرات غیر چسبندۀ یکنواخت با دانه‌بندی با قطرهای متوسط 7/1 و 29/3 میلی‌متر اجرا شده و عدد رینولدز برشی در محدودۀ 82 تا 343، عدد فرود حاصل از 93/0 تا 51/1 و دبی بیبعد انتقال بار بستر در محدودۀ 004/0 تا 311/0 بهدست آمده است. نتایج آزمایشگاهی نشان میدهد بین شیب سه تا شیب پنج درصد، ضریب اصطکاک بستر و عدد رینولدز برشی به‌صورت قابل ملاحظه‌ای افزایش مییابد در حالیکه بین شیب دو تا سه درصد این افزایش چندان قابل توجه نیست. با تحلیل نتایج آزمایشگاهی مشخص شده است با افزایش میزان انتقال بار بستر، ضریب اصطکاک بدون حرکت بار بستر یا مقاومت اصطکاکی جریان (fc) کاهش و افت اصطکاک ناشی از حرکت بار بستر یا مقاومت حرکت بار بستر (fm) افزایش مییابد. به کمک آنالیز ابعادی، پارامترهای تأثیرگذار بر (fm) بررسی گردید و رابطهای تجربی برای تعیین fm ارائه و با نتایج آزمایشگاهی محققان پیشین صحتسنجی شد و نتایج قابل قبولی بهدست آمد.
مقاله پژوهشی
حمیدرضا شکری؛ محسن نجارچی؛ رضا جعفری نیا؛ شهرو مختاری؛ حمزه علی علیزاده؛ اصغر رحمانی
چکیده
وضعیت مدیریت آب آبیاری در هشت مزرعۀ گندم آبی در اراضی کشاورزی واحد‌های عمرانی مرزآباد، موسیان و پتک تحت پوشش شبکۀ آبیاری پایاب سد مخزنی دویرج دهلران بررسی شده است. شرایطپاییندستجریاندرتمامینوارهابه‌صورتانتهابازبودوبانصبفلوم‌هایWSC در ابتدا وانتهاینوارها،هیدروگراف حجم آب ورودی وروانابخروجیاندازه‌گیریشد. پارامترهای راندمان ...
بیشتر
وضعیت مدیریت آب آبیاری در هشت مزرعۀ گندم آبی در اراضی کشاورزی واحد‌های عمرانی مرزآباد، موسیان و پتک تحت پوشش شبکۀ آبیاری پایاب سد مخزنی دویرج دهلران بررسی شده است. شرایطپاییندستجریاندرتمامینوارهابه‌صورتانتهابازبودوبانصبفلوم‌هایWSC در ابتدا وانتهاینوارها،هیدروگراف حجم آب ورودی وروانابخروجیاندازه‌گیریشد. پارامترهای راندمان کاربرد در مزارع مورد مطالعه با مقادیر شبیهسازی شده با نرمافزار WinSRFR مقایسه گردید. حداقل و حداکثر رواناب اندازهگیری در مزارع مورد آزمایش بهترتیب 9/18 و 1/33 درصد و در حالت شبیهسازی، 12 و 42 درصد بهدست آمده. در 75 درصد از مزارع مورد مطالعه، تلفات نفوذ عمقی وجود نداشت. حداقل وحداکثر میانگین راندمان کاربرد به ترتیب 3/60 و 5/80درصد و در حالت شبیهسازی، 56 و 88درصد بهدست آمد. میانگین راندمان کاربرد اندازهگیری شده در هشت مزرعۀ مورد آزمایش 7/69 درصد بهدست آمد. زیاد بودن راندمان کاربرد آب آبیاری بهدلیل مدیریت نامناسب در اعمال کم آبیاریهای ناخواسته از طرف کشاورزان است.
