پديد آورنده :
فولادگر، مهسا
عنوان :
مدلسازي عددي و آزمايشگاهي پرش هيدروليكي كنترل شده در بالادست آب پايه
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
آب و سازههاي هيدروليكي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده عمران
صفحه شمار :
ده، ۸۵ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمدرضا چمني
استاد مشاور :
محمدكريم بيرامي
توصيفگر ها :
پرش هيدروليكي , آبپايه , نرمافزار OpenFOAM
استاد داور :
عبدالرضا كبيري ساماني، مسعود قدسيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/07/01
چكيده فارسي :
چكيده رژيم جريان در پاييندست برخي از سازههاي هيدروليكي فوق بحراني است كه اين امر سبب تخريب و فرسايش سازههاي پاييندست ميشود باتوجه بهاستهالك مقدار قابل مالحظه اي از انرژي جريان توسط پرش هيدروليكي از اين پديده در جهت كاهش فرسايش در پاييندست سازههاي هيدروليكي استفاده ميشود براي اطمينان از تشكيل پرش و كنترل محل تشكيل آن ميبايست از سازههاي كنترلكنندهي پرش هيدروليكي استفاده گردد از جمله اين سازهها ميتوان به آبپايه باالآمدگي و پايينافتادگي ناگهاني اشاره كرد هدف از اين مطالعه بررسي شرايط تشكيل پرش در باالدست آبپايه سرريز لبهتيز و سرريز لبهپهن در كانال افقي بهصورت عددي و آزمايشگاهي است مدلسازي عددي با استفاده از نرمافزار OpenFOAM و روش حجم سيال VOF انجام شده است در مدل عددي آبپايههايي به ارتفاع 21 1 الي 77 1 متر و طولهاي 21 1 الي 9 1 متر در فواصل 65 1 الي 54 2 متر نسبت به مقطع ورودي درنظر گرفته شده است جريانهاي فوقبحراني باالدست با اعداد فرود 2 9 8 4 و 4 6 تشكيل شده است براي صحتسنجي مدل عددي مشخصات جريان باالدست آبپايه در د وحالت تشكيل و عدم تشكيل پرش بررسي شده است براي حالت عدم تشكيل پرش توزيع فشار در وجه باالدست آبپايه با نتايج آزمايشگاهي محققين پيشين مقايسه شده است در حالت تشكيل پرش مشخصات هيدروليكي پرش تشكيلشده با روابط تجربي پيشين مقايسه شده است بهمنظور مقايسهي مدل عددي با شرايط واقعي و بررسي اعتبار مدل از نقطهنظر فاصلهي شروع و عمق اوليهي پرش هيدروليكي نمونهي آزمايشگاهي مدل ساخته شده است براي تشكيل جريان فوقبحراني در باالدست مدل آزمايشگاهي از ديوارهي آويزان و آبپايه اي به ارتفاع 24 1 و طول 21 1 متر در فاصله 6 7 متري از ديوارهي آويزان تشكيل شده است نتايج شبيهسازي عددي نشان داد كه پارامترهاي طول ارتفاع و فاصلهي آبپايه تا مقطع ورودي جريان بر شرايط تشكيل پرش هيدروليكي تأثيرگذار هستند درصورت كاهش ارتفاع نسبي آبپايه در يك فاصلهي ثابت امكان حذف پرش هيدروليكي و عبور جريان بهصورت جت وجود دارد حداقل ارتفاع نسبي آب پايه ارتفاع آب پايه عمق ورودي براي تشكيل پرش با افزايش عدد فرود ورودي جريان افزايش مييابد با افزايش فاصلهي نسبي آبپايه فاصلهي آبپايه عمق ورودي حداقل ارتفاع نسبي آبپايه كاهش مييابد در يك فاصلهي نسبي ثابت تغييرات حداقل ارتفاع آبپايه نسبت به طول آن بهصورت سهمي است براي آبپايه با طولنسبي طول آب پايه عمق بحراني 2 1 تا 1 2 حداقل ارتفاع نسبي به منظور تشكيل پرش هيدروليكي افزايش مييابد اگر ارتفاع نسبي آبپايه در يك فاصلهي نسبي ثابت از مقطع ورودي بيش از اندازه افزايش يابد پرش هيدروليكي مستغرق ميگردد حداكثر ارتفاع نسبي مجاز آبپايه بهمنظور جلوگيري از استغراق پرش هيدروليكي در يك فاصلهي نسبي ثابت با افزايش عدد فرود ورودي جريان افزايش مييابد اين ارتفاع با قرار گيري آبپايه در فواصل نسبي كمتر كاهش مييابد كلمات كليدي پرش هيدروليكي آبپايه نرمافزار OpenFOAM
چكيده انگليسي :
Numerical and experimental modeling of forced hydraulic jump by a vertical sill Mahsa Fooladgar m fooladgar@cv iut ac ir Date of Submission June 25 2018 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisors Dr Mohammad Reza Chamani mchamani@cc iut ac ir Adviser Dr Mohammad Karim Beirami beirami@cc iut ac ir Abstract Supercritical downstream flow in some hydraulic structures causes erosion and damages to these structures Due tothe high energy dissipation the hydraulic jump is used downstream of hydraulic structures to reduce the erosion Toensure the formation of a jump and to control its position hydraulic jump control structures should be utilized Some ofthese structures are sill positive and negative step The objective of this study is to model numerically and experimentally the forced jump upstream a sill sharp crestedand broad crested weirs in a horizontal channel OpenFOAM software is used to build the numerical models The sillshave heights of 0 02 to 0 11 meters lengths of 0 02 to 0 3 meters and distances from the entrance section from 0 56 to2 45 meters The upstream Froude numbers are set at 3 2 4 8 and 6 4 To validate the numerical results sill upstreamflow features are analyzed in both jump and jet conditions In jet condition pressure distributions at upstream sill brinkare compared with previous experimental results The hydraulic jump characteristics are compared with empiricalrelations Experimental models are built to compare with numerical model results The experimental model consists ofa hanging baffle upstream entrance section to create the supercritical flow and a sill located 1 6 meters from the hangingbaffle with 0 42 and 0 02 meters height and length respectively Numerical simulations showed the impact of parameters such as length height and distance from the entrance of asill in forming the hydraulic jump By reducing the sill relative height height entrance depth having a constant relativedistance distance entrance depth from the entrance section it is possible to eliminate the hydraulic jump and form thejet flow To form a jump the minimum sill relative height is a function of upstream Froude number and it reduces byincreasing the relative distance of the sill from the entrance section At a constant relative distance from the entrancesection minimum sill relative height and length have parabolic distributions For relative sill lengths sill length criticaldepth of 0 2 to 2 7 the minimum relative height increases At a constant relative distance further increase of sill relativeheight leads to the formation of submerged jump The maximum possible relative sill height to prevent the submergenceof the jump increases at higher Froude number for a constant relative distance and reduces with lower relative distance Keywords Hydraulic Jump Sill OpenFOAM software
استاد راهنما :
محمدرضا چمني
استاد مشاور :
محمدكريم بيرامي
استاد داور :
عبدالرضا كبيري ساماني، مسعود قدسيان
