پديد آورنده :
نادري، فريدون
عنوان :
تعيين نيمرخ جريان در محيط هاي متخلخل درشت دانه با استفاده از اصلاح و حل عددي معادله جريان متغير تدريجي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
سازه هاي آبي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده كشاورزي
صفحه شمار :
سيزده، ۸۶ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمد شايان نژاد، منوچهر حيدرپور
استاد مشاور :
حسين سقائيان نژاد
توصيفگر ها :
محيط متخلخل درشتدانه , روابط غيردارسي , نيمرخ سطح آب , جريان متغير تدريجي
استاد داور :
سعيد اسلاميان، سعيد سلطاني كوپائي
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/10/25
چكيده فارسي :
1 چكيده سنگها جزو فراوانترين و اقتصاديترين مصالح ساختماني در دسترس انسان ميباشند كه در بسياري از پروژههاي عمراني مورد استفاده قرار ميگيرند جريان در محيطهاي سنگريزهاي بهدليل بزرگ بودن اندازه ذرات و منافذ بهصورت آشفته بوده كه درنتيجه قانون دارسي در اينگونه محيطها اعتبار خود را ازدست داده و ميبايست از مجموعه روابطي موسوم به روابط غيردارسي جهت بررسي هيدروليك جريان در محيطهاي متخلخل درشتدانه استفاده نمود يكي از بررسيهاي هيدروليكي در محيط سنگريزهاي ترسيم نيمرخ سطح آب درون اين محيط ميباشد كه در طراحي سازههاي سنگريزهاي اهميت بسياري دارد بهطور كلي روابط غيردارسي به دو شكل تواني يا دوجملهاي بين عدد رينولدز و ضريب اصطكاك يا سرعت و گراديان هيدروليكي ارايه مي شوند كه اين روابط داراي ضرايبي هستند كه تابع خصوصيات فيزيكي سنگريزهها و سيال ميباشند به همين دليل هر رابطهاي براي دامنه مشخصي از قطر ذرات بهدست آمده است در پژوهش حاضر چهار محيط سنگريزهاي با قطر متوسط 10 0 98 0 58 9 و 4 1 سانتيمتر و ابعاد 15 14 18 سانتيمتر در يك فلوم آزمايشگاهي مورد آزمايش قرار گرفته و ضرايب رابطه تواني با استفاده از دادههاي آزمايشگاهي و روشهاي بهينهسازي براي محيطهاي مذكور بهدست آمد با انجام اصالحاتي روي معادله جريان متغير تدريجي كه براي محاسبه نيمرخ جريان در كانالهاي روباز استفاده ميشود معادلهاي جهت تعيين نيمرخ سطح آب درون محيطهاي سنگريزهاي استخراج شد با استفاده از روابط واسنجي شده براي محيطهاي آزمايشي مشخصههاي هيدروليكي جريان در محيطهاي متخلخل درشتدانه مورد بررسي قرار گرفتند نتايج بررسيهاي انجام شده وجود رابطه معكوس بين عدد رينولدز جريان و ضريب اصطكاك و رابطه مستقيم و غيرخطي ميان سرعت و گراديان هيدروليكي جريان در اين محيطها را نشان ميدهد همچنين بررسي تغييرات مشخصههاي هيدروليكي با اندازه قطر ذرات سنگريزهاي نشان ميدهد كه سرعت عدد رينولدز و عدد فرود جريان با ميزان قطر سنگريزه ها رابطه مستقيم دارد اما گراديان هيدروليكي رابطه عكس داشته و با افزايش قطر مصالح گراديان هيدروليكي كاهش مييابد بررسي نيمرخهاي آزمايشگاهي نشان ميدهد كه هرچه محيط ريزدانهتر بوده و همچنين هرچه دبي جريان عبوري كمتر باشد نوسانات نيمرخهاي سطح آب در محيط سنگريزهاي بسيار كمتر است نتايج مقايسه نيمرخهاي آزمايشگاهي با نيمرخهاي محاسباتي حاصل از حل عددي معادله جريان متغير تدريجي نيز وجود اختالف بسيار كم بين مقادير آزمايشگاهي و محاسباتي را نشان ميدهد به طوريكه ميزان خطاي NRMSE بهدست آمده به ازاي تمام دبيها كمتر از 10 درصد ميباشد واژههاي كليدي محيط متخلخل درشتدانه روابط غيردارسي نيمرخ سطح آب جريان متغير تدريجي
چكيده انگليسي :
87Determination of Flow Profile in Coarse Porous Media Using Modified Gradually Varied Flow Equation and Its Numerical Solution Fereydoun Naderi Fereydon naderi@ag iut ac ir December 23 2017 Department of Water Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisors Mohammad Shayannejad shayannejad@cc iut ac ir Manouchehr Heidarpour heidar@cc iut ac irAbstractRocks are one of the most abundant and economical building materials available to humans which areused in many construction projects The flow in the coarse porous media becomes turbulent due to theirlarge particles and pores size As a results of this fact Darcy law is not valid in such media andalternatively should utilize a set of relations called non Darcy relations for the investigation of thehydraulic flow in porous medium One of the hydraulic studies in the coarse porous media is thedetermining the profile of the surface water inside this media which is important in designing rockfillstructures In general non Darcy relations are presented in forms of either power or quadratic betweenReynolds number and friction coefficient or velocity and hydraulic gradient These relations havecoefficients that are depend on physical properties of rock and fluid Hence any relation is achievedbased on a certain range of particle diameter In the present study four coarse porous media with averagediameters of 1 16 1 83 3 85 and 6 4 cm and dimensions of 50 40 80 cm in a laboratory flume have beentested and the power relations coefficients were obtained using laboratory data and optimization methodfor the mentioned media By modifying the gradually varied flow equation which is used to determinethe flow profile in the open channels an equation was derived to determine the water surface profileinside the coarse porous media Hydraulic characteristics of the flow in porous media were analyzedusing the calibrated relations obtained from the experimental media The results of this study showed theinverse relationship between the Reynolds number and the coefficient of friction and the direct andnonlinear relation between the velocity and hydraulic gradient flow in these media Also the study of thechanges of the hydraulic characteristics with the diameter of the gravel particles shows that the velocity the Reynolds and the Froude number are directly related to the diameter of the rocks but the hydraulicgradient decreases with increase of the materials diameter The study of laboratory profiles showed thatthe finer the media and the lower the flow rate the fluctuations of the surface water profiles in the coarseporous media became lower The comparison results between the laboratory profiles with thecomputational profiles derived from the numerical solution of the modified gradually varied flowequation showed a very low difference between the experimental and the computational values in such away that the NRMSE error rate for all flows was less than 10 Keywords Coarse porous media Non Darcy relations Water surface profile Gradually varied flow
استاد راهنما :
محمد شايان نژاد، منوچهر حيدرپور
استاد مشاور :
حسين سقائيان نژاد
استاد داور :
سعيد اسلاميان، سعيد سلطاني كوپائي
