شناسنامه علمی شماره
دوره 20، شماره 77 ، بهمن 1398
مقاله پژوهشی
یاسر حسینی؛ پیمان ورجاوند؛ جواد رمضانی مقدم؛ محمدرضا نیک پور
چکیده
مطالعه رفتار جریان در حین عبور از مجاری قطره‌چکان‌ها به‌دلیل اندازۀ کوچک و ساختار پیچیده آنها مشکل است. از این‌رو مدل‌های عددی، اگر در عمل آزموده شده باشند، می‌‌توانند در تحلیل هیدرولیکی جریان قطره‌چکان‌ها به کار برده شوند. در این تحقیق، با استفاده از نرمافزار فلوئنت نحوۀ توزیع سرعت و فشار در قطره‌چکان نوع تیپ شبیه‌سازی ...
بیشتر
مطالعه رفتار جریان در حین عبور از مجاری قطره‌چکان‌ها به‌دلیل اندازۀ کوچک و ساختار پیچیده آنها مشکل است. از این‌رو مدل‌های عددی، اگر در عمل آزموده شده باشند، می‌‌توانند در تحلیل هیدرولیکی جریان قطره‌چکان‌ها به کار برده شوند. در این تحقیق، با استفاده از نرمافزار فلوئنت نحوۀ توزیع سرعت و فشار در قطره‌چکان نوع تیپ شبیه‌سازی شد و رابطۀ بین فشار و دبی در سه فشار 4، 5 و 6 متر آب بهدست آمد. برای جریان آشفته، علاوه بر روابط پیوستگی و ناویر - استوکس به کار رفته در مدل جریان آرام، از روابط ساده شدۀ مدل k-ε استاندارد استفاده شد. مش‌بندی با نرمافزار گمبیت اجرا و برای این منظور از مش‌های چهار‌وجهی استفاده شد. نتایج تحقیق نشان‌داد که مدل در شرایط جریان آرام و جریان آشفته، نتوانسته است دبی خروجی از قطره‌چکان را به‌خوبی مدل کند و دبی برآورد شده با مدل فلوئنت برای فشارهای مختلف برای جریان آرام و آشفته بهترتیب 25 و 23 درصد بیش از مقادیر اندازه‌گیری شده بهدست آمد، به‌طوری‌که میزان اختلاف دبی برآورد شده و اندازه‌گیری شده در فشارهای 6، 5، 4 متر آب، برابر 0/28، 0/23 و 0/2 لیتر بر ساعت برای جریان آرام و 0/27، 0/23 و 0/19 لیتر بر ساعت برای جریان آشفته محاسبه شد. نتایج بررسی ها همچنین وجود بیش برازش را در کلیۀ فشارها توسط مدل نشان داد که با افزایش فشار اعمال شده افزایش داشت.
مقاله پژوهشی
حمید کیانمهر؛ سعیدرضا خداشناس؛ محمد رستمی
چکیده
دریچههای کشویی جانبی به‌سبب هندسۀ ساده و قابلیت بهره‌برداری آسان، یکی از متداولترین سازههای کاربردی در شبکههای آبیاری برای انحراف آب از کانال اصلی و تنظیم میزان بده عبوری برای آبیاری زمینهای کشاورزی هستند که به‌رغم اهمیت فراوان آنها در بهره‌برداری و مدیریت منابع آب در شبکههای آبیاری، کمتر بررسی شدهاند. ...
بیشتر
دریچههای کشویی جانبی به‌سبب هندسۀ ساده و قابلیت بهره‌برداری آسان، یکی از متداولترین سازههای کاربردی در شبکههای آبیاری برای انحراف آب از کانال اصلی و تنظیم میزان بده عبوری برای آبیاری زمینهای کشاورزی هستند که به‌رغم اهمیت فراوان آنها در بهره‌برداری و مدیریت منابع آب در شبکههای آبیاری، کمتر بررسی شدهاند. برای تعیین مشخصات جریان دریچههای جانبی، تحت شرایط رژیم جریان زیر بحرانی از 107 آزمایش تحقیق حاضر به‌همراه 529 آزمایش سایر محققان استفاده شد. با حل رابطه دینامیکی حاکم بر دریچههای جانبی با استفاده از روش عددی رانگ کوتای مرتبۀ چهارم، نیمرخ سطح آب در طول دریچۀ جانبی محاسبه شد. با مقایسۀ ضریب بده در دو رویکرد حل رابطه جریان متغیر مکانی و روش مستقیم حل رابطة بده، مشخص شد مقادیر ضریب بده در هر دو رویکرد، تطابق قابل قبولی با هم دارند. با استفاده از تحلیل ابعادی و آماری، به‌منظور تخمین ضریب بده رابطههایی پیشنهاد شدند و رویکردی برای تشخیص شرایط جریان آزاد یا مستغرق ارائه شد. نتایج بررسیها نشان داد که ضریب بده دریچۀ جانبی در شرایط جریان آزاد به نسبت عمق جریان به بازشدگی دریچه و عدد فرود جریان بالا‌دست بستگی دارد و در شرایط مستغرق به نسبت عمق جریان به عمق پایاب کانال آبگیر و نسبت عمق جریان به بازشدگی دریچه بستگی دارد. رابطۀ پیشنهادی تخمین ضریب بده در شرایط جریان آزاد و مستغرق بهترتیب دارای متوسط خطای نسبی 96/2 و 33/5 درصد است و دقت قابل قبول رابطۀ پیشنهادی را نشان میدهد.
مقاله پژوهشی
میلاد خیری قوجه بیگلو؛ علیرضا پیل پایه
چکیده
استفادۀ بهینه از منابع آب یکی از کهن‌ترین هدفهای بشر است. امروزه با توجه به هدفها و کاربردهای چندگانۀ سدها، بهکارگیری تمهیدات مناسب برای بهره‌برداری از سرریزها و مخازن سدها اهمیت بالایی دارد. هدف این تحقیق دستیابی به طول و ارتفاع بهینه برای سرریز اوجی است. به‌منظور تعیین تابع هدف، تغییرات طول سرریز در محدوده 10 تا 30 متر و دورۀ ...
بیشتر
استفادۀ بهینه از منابع آب یکی از کهن‌ترین هدفهای بشر است. امروزه با توجه به هدفها و کاربردهای چندگانۀ سدها، بهکارگیری تمهیدات مناسب برای بهره‌برداری از سرریزها و مخازن سدها اهمیت بالایی دارد. هدف این تحقیق دستیابی به طول و ارتفاع بهینه برای سرریز اوجی است. به‌منظور تعیین تابع هدف، تغییرات طول سرریز در محدوده 10 تا 30 متر و دورۀ بازگشت سیلاب طراحی در محدودۀ 1000 تا 10000 سال در نظر گرفته شد. با ابزار الگوریتم ژنتیک، بهینه‌سازی در محیط نرمافزار MATLAB انجام شد. در این تحقیق، تأثیر طول و ارتفاع سرریز بر هزینۀ ساخت سرریز بررسی و با استفاده از مدل رگرسیون، رابطههای تحلیلی برای آن ارائه شد. نتایج تحقیق نشان میدهد طول بهینه برای سرریز 14/4متر و ارتفاع بهینه 31/47متر است. بهطورکلی طراح برای طول و ارتفاع سرریز اوجی سد بالارود، بهترتیب 28 و 34 درصد را بهعنوان حاشیۀ اطمینان در نظر گرفته است. انتخاب این مقادیر، هزینۀ پروژه را بهطور چشمگیر افزایش میدهد؛ که نیازمند بازنگری مهندسان در انتخاب حاشیۀ اطمینان مناسب برای ابعاد سرریز با در نظر گرفتن جمیع مؤلفههاست.
مقاله پژوهشی
سید محمد حسن سعیدی؛ مجید رحیم پور؛ محمد ذونعمت-کرمانی؛ محمدرضا مددی
چکیده
سرریز کلید پیانویی سازه‌ای است که سطح و دبی جریان را تنظیم میکند و قابلیت استقرار در مخازن سدها و کانال‌ها را داراست. ویژگی اصلی این سرریز توانایی عبور دادن دبی زیاد بهازای بار آبی اندک است. این نوع سرریز با توجه به خصوصیات هندسی، در چهار نوع A، B، C و D طبقه بندی میشود. در پژوهش حاضر برای بررسی تأثیر عرض کلید‌های ورودی و خروجی ...
بیشتر
سرریز کلید پیانویی سازه‌ای است که سطح و دبی جریان را تنظیم میکند و قابلیت استقرار در مخازن سدها و کانال‌ها را داراست. ویژگی اصلی این سرریز توانایی عبور دادن دبی زیاد بهازای بار آبی اندک است. این نوع سرریز با توجه به خصوصیات هندسی، در چهار نوع A، B، C و D طبقه بندی میشود. در پژوهش حاضر برای بررسی تأثیر عرض کلید‌های ورودی و خروجی بر مشخصههای هیدرولیکی جریان، 16 مدل فیزیکی از سرریزهای کلید پیانویی نوع A و D ساخته شد. برای دستیابی به اهداف این پژوهش، بیش از 300 آزمایش روی یک کانال آزمایشگاهی اجرا و نشان داده شد که بهازای بار آبی مشخص، سرریز نوع A، نسبت به سرریز نوع D، ظرفیت تخلیه بالاتری دارد. همچنین معلوم شد هندسۀ خاص سرریز نوع A ، مانع تشکیل پدیدۀ مخرب جریان موجکی روی آن میشود. بر اساس یافتههای پژوهش، مشخص شد که مدل سرریز با نسبت عرض کلید‌های ورودی به خروجی برابر 66/1، در مقایسه با مدل‌های دیگر، تا 30 درصد عملکرد بهتری دارد.
مقاله پژوهشی
فاطمه طیبی؛ محمد بی جن خان؛ هادی رمضانی
چکیده
در سامانه های آبیاری تحت فشار، توزیع یکنواخت آب اهمیت بالایی دارد. یکی از ابزارهایی که به این منظور بهکار می‌رود شیر کنترل دبی است. شیر کنترل دبی مورد مطالعه در این تحقیق قطعهای است دوکی شکل و بهواسطۀ وجود یک فنر، بهنحوی در روزنهای با قطر مشخص حرکت میکند که با تغییر فشار، همواره دبی تقریباً ثابتی از خود عبور دهد. ...
بیشتر
در سامانه های آبیاری تحت فشار، توزیع یکنواخت آب اهمیت بالایی دارد. یکی از ابزارهایی که به این منظور بهکار می‌رود شیر کنترل دبی است. شیر کنترل دبی مورد مطالعه در این تحقیق قطعهای است دوکی شکل و بهواسطۀ وجود یک فنر، بهنحوی در روزنهای با قطر مشخص حرکت میکند که با تغییر فشار، همواره دبی تقریباً ثابتی از خود عبور دهد. مبانی طراحی شیر کنترل دبی مورد مطالعه سال 2015 ارائه شد اما تاکنون به تولید صنعتی نرسیده است. این نوع شیر میتواند در سامانههای آبیاری نواری کم‌فشار بهکار رود. خستگی فنر و نحوۀ نصب قطعات ممکن است عملکرد شیر کنترل دبی را تحت تأثیر قرار دهد. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی این عوامل بر عملکرد این شیر پرداخته شده است و محدودۀ مجاز تغییرات آنها به شکلی که تأثیر قابل توجهی روی عملکرد شیر کنترل دبی نداشته باشد بهدست آمد. نتایج بررسیها نشان داد که اگر فاصله نصب دوک از روزنه، b، و سختی فنر، K، بهترتیب تا 82 و 15 درصد بیشتر از مقادیر طراحی تغییر کند، عملکرد شیر کنترل دبی کمتر از 5 درصد تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. تغییرات سختی فنر که ناشی از خستگی آن در دورۀ کارکرد شیر کنترل دبی است، میتواند بر عملکرد شیر کنترل دبی تأثیر گذارد. نتایج تحقیق همچنین نشان داد که برای شیرهای کنترل دبی 0/4و 0/6 لیتر بر ثانیه، بهترتیب تنها 6 و 3 درصد میتوان خستگی فنر را نسبت بهمقدار طراحی کمتر در نظر گرفت.
مقاله پژوهشی
سروش اسماعیلی زاده؛ بابک لشکرآرا
چکیده
ایجاد گرداب در ورودی آبگیرها سبب بروز مشکلاتی از جمله ورود هوا به تأسیسات هیدرومکانیکی و در نتیجه بروز کاویتاسیون خواهد داشت. تعیین میزان تراز مجاز بهره‌برداری مخزن که باعث نفوذ هوا به آبگیر نشود، اهمیت بالایی دارد. با استفاده از اجزای جانبی، امکان بهبود الگوی جریان آبگیر و در نتیجه کاهش تراز مجاز بهره‌برداری مخزن وجود دارد. در این ...
بیشتر
ایجاد گرداب در ورودی آبگیرها سبب بروز مشکلاتی از جمله ورود هوا به تأسیسات هیدرومکانیکی و در نتیجه بروز کاویتاسیون خواهد داشت. تعیین میزان تراز مجاز بهره‌برداری مخزن که باعث نفوذ هوا به آبگیر نشود، اهمیت بالایی دارد. با استفاده از اجزای جانبی، امکان بهبود الگوی جریان آبگیر و در نتیجه کاهش تراز مجاز بهره‌برداری مخزن وجود دارد. در این پژوهش آزمایشگاهی، اثر زاویۀ دفلکتورواقع در درون مجرا بر نحوۀ عملکرد هیدرولیکی آبگیرهای قائم، بهخصوص عمق استغراق بحرانی آبگیر، بررسی شده است. برای این منظور، سه سناریوی مختلف بهکارگیری دفلکتور در مجرای قائم با تغییر زاویۀ انحراف α معادل ۳، ۷ و ۱۱ درجه بررسی و نتایج حاصل با شرایط جریان در آبگیر قائم در حالت بدون دفلکتور (مدل شاهد) مقایسه شد. نتایج بررسیها نشان داد که بهکارگیری دفلکتور در ایجاد ثبات تغییرات تراز سطح آب مخزن و کاهش تراز مجاز بهره‌برداری مخزن شده و نیز در جلوگیری از ورود هوا به دهانۀ آبگیر نقش بسزایی دارد. میزان عمق استغراق بحرانی زمان استفاده از دفلکتور با زاویۀ انحراف ۱۱ درجه، نسبت به شرایط ۳ درجه، بهطور میانگین حدود ۵۰ درصد کاهش نشان میدهد.در تحلیل حساسیت صورت گرفته بر عمق استغراق بحرانی همچنین مشخص شد کهتغییرات پارامترهای زاویۀ انحراف α و عدد فرود Fr آبگیر نقش بسزایی در میزان عمق استغراق بحرانی دارند به‌طوری‌که در تعیین پارامتر (S/Di)cr ، نقش تغییر در عدد فرودFr در زاویۀ α معادل ۱۱ درجه، نسبت به زاویۀ α معادل ۳ درجه، دو چندان است.
مقاله پژوهشی
رضا بهراملو؛ قاسم اسدیان؛ سعید گوهری؛ علی قدمی فیروزآبادی
چکیده
کانالهای انتقال و توزیع آب از سازههای آبی هستند که برای جلوگیری از تلفات نشت آب در مسیر جریان، بستر آنها با استفاده از پوشش بتنی غیرمسلح پوشش داده میشود. کیفیت این نوع پوششها اغلب با روش مخرب و پرهزینۀ مغزهگیری و انتقال مغزهها به آزمایشگاه ارزیابی میشود. در این پژوهش، سه کانال اصلی قلعهقباد، نهر شعبان و جهانآباد ...
بیشتر
کانالهای انتقال و توزیع آب از سازههای آبی هستند که برای جلوگیری از تلفات نشت آب در مسیر جریان، بستر آنها با استفاده از پوشش بتنی غیرمسلح پوشش داده میشود. کیفیت این نوع پوششها اغلب با روش مخرب و پرهزینۀ مغزهگیری و انتقال مغزهها به آزمایشگاه ارزیابی میشود. در این پژوهش، سه کانال اصلی قلعهقباد، نهر شعبان و جهانآباد از شبکۀ آبیاری نهر شعبان در نهاوند به دو روش مخرب و غیر مخرب ارزیابی شد. برای این منظور در مجموع 6 کیلومتر از کانالهای شبکۀ آبیاری نهر شعبان در نظر گرفته شد و در 13 نقطه از آن به فواصل 500 متری 12 مغزه در هر مقطع و در کل 156 مغزه تهیه گردید. در نقاط مورد نظر آزمایش عدد چکش اشمیت حاصل از بهکارگیری آن نیز اجرا شد. در آزمایشگاه، مقاومت فشاری، جذب آب اولیه و جوشیده و جذب آب مویینه روی آنها آزمایش شد. روابط بین آزمایش غیر مخرب چکش اشمیت با هر یک از پارامترهای حاصل از آزمایشهای آزمایشگاهی روی مغزهها که به روش مخرب تهیه گردیده بودند، بررسی شد. نتایج بهدست آمده نشان داد بین مقادیر عدد چکش اشمیت با مقاومت فشاری رابطۀ نمایی مستقیم با ضریب همبستگی 86 درصد برقرار است. همچنین، بین عدد چکش اشمیت و پارامترهای جذب آب اولیه، جوشیده و مویینه که از پارارمترهای دوام پوشش بتنی در مناطق سردسیر هستند، رابطۀ توانی معکوس با ضریب همبستگی بهترتیب 72، 70 و 71 درصد برقرار است. با توجه به این روابط با همبستگی مناسب، در کانالهای آبیاری با پوشش بتنی، بدون مغزهگیری و تنها با آزمایش غیرمخرب چکش اشمیت در محل میتوان مقادیر مقاومت فشاری، جذب آب اولیه، جوشیده و مویینه را برآورد کرد که از شاخصهای دوام هستند. بین جذب آب نیمساعته و جوشیده نیز رابطۀ مستقیم با ضریب همبستگی بالای 95 درصد برقرار است. برای تعیین درصد آب جوشیدۀ مورد استفاده در تعیین ظرفیت جذب آب که نیاز به بیش از 3 روز زمان دارد میتوان از نتایج جذب آب اولیه استفاده کرد. مشخص شد بین جذب آب جوشیده و مقاومت فشاری رابطۀ معکوس درجه 3 با ضریب همبستگی بالای 96 درصد برقرار است و با افزایش مقدار جذب آب، مقاومت فشاری کاهش مییابد. مطابق این نتیجه، کیفیت پوشش بتنی در کانالهای آبیاری بر مبنای روابط بهدست آمده در این پژوهش، به روش غیرمخرب و با دقت بالایی قابل برآورد خواهد بود.
مقاله پژوهشی
دانش ستاری؛ مسعود حاج علیلو بناب؛ اکبر عرب پور جوادی
چکیده
ناپایداری شیروانیهای غیراشباع در اثر بارندگی، یکی از مهم‌ترین رویدادهای طبیعی است که معمولاً بههنگام بارندگی یا پس از آن روی میدهد. بسیاری از تپههای خاکی و دامنههای کوه برای احداث زیرساخت‌ها و پروژه‌های بزرگ از جمله احداث کانالهای آبیاری خاکبرداری می‌شوند. در این تحقیق تأثیر نفوذ آب باران بر پایداری یکی از بحرانی‌ترین ...
بیشتر
ناپایداری شیروانیهای غیراشباع در اثر بارندگی، یکی از مهم‌ترین رویدادهای طبیعی است که معمولاً بههنگام بارندگی یا پس از آن روی میدهد. بسیاری از تپههای خاکی و دامنههای کوه برای احداث زیرساخت‌ها و پروژه‌های بزرگ از جمله احداث کانالهای آبیاری خاکبرداری می‌شوند. در این تحقیق تأثیر نفوذ آب باران بر پایداری یکی از بحرانی‌ترین شیروانیهای غیراشباع ایجاد شده برای احداث کانال اصلی شبکۀ آبیاری و زهکشی خدآآفرین در محدودۀ دشت مغان بررسی شد. مشخصات فیزیکی و مکانیکی مصالح تشکیلدهندۀ شیروانی، ضمن حفاری و اخذ نمونههای دستخورده و دستنخورده، با آزمایشهای درجا و آزمایشگاهی تعیین گردید. برای ارزیابی تأثیر بارندگی در پایداری شیروانی، از مقادیر توزیع ماهانه بارش منطقه مغان استفاده شد. برای بهدست آوردنپارامترهای منحنی مشخصه رطوبتی، از نرمافزار RETCاستفاده گردید.پس از تهیۀ مدل، اثر نفوذ آب باران بر فشار آب منفذی، درجۀ اشباع خاک، تغییر شکل و تغییرات کرنش برشی در مدت بارندگی تحلیل شد. برای ارزیابی پایداری شیروانی نیز از روش کاهش مقاومت برشی استفاده شد. نتایج بررسیها نشان میدهد نفوذ آب باران در شیروانیهای غیراشباع ایجاد شده در خاکهای ریزدانه با نفوذپذیری کم، در کوتاهمدت تأثیر چندانی ندارد ولی با گذشت زمان و طولانیتر شدن مدت زمان بارندگی، ناپایداری شروع میشود و پس از حدود 80 روز از بارشهای اعمال شده ضریب اطمینان به کمتر از یک میرسد و شیروانی بهطور کامل گسیخته میشود. بنابراین میتوان نتیجه گرفت که پایداری شیروانیهای از جنس ریزدانه در برابر بارندگیها، باید برای بارشهای با مدت زمان طولانی بررسی شود.
