پديد آورنده :
رضاشهرضا، مرضيه
عنوان :
مدل سازي تحليلي، عددي و آزمايشگاهي تبديل جريان فوق¬بحراني به زير¬بحراني بدون پرش هيدروليكي با تغيير مقطع عرضي كانال
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
آب و سازه هاي هيدروليكي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هجده،
هجده، [105]ص.: مصور( رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
عبدالرضا كبيري ساماني
توصيفگر ها :
جريان فوق بحراني , جريان زيربحراني , حذف برش هيدروليكي , سازه تبديل
استاد داور :
محمود اشرفي زاده، محمدنويد مقيم، حسين عطوف
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/02/08
رشته تحصيلي :
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/02/08
چكيده فارسي :
چکیده یکی از پدیده های هیدرولیکی مورد توجه مهندسان و پژوهشگران پرش هیدرولیکی در کانالها و سازههای هیدرولیکی است وقوع پرش هیدرولیکی مستلزم تبدیل جریان فوقبحرانی به زیربحرانی است محل وقوع پرش هیدرولیکی به اعماق باالدست و پاییندست وابسته است و در صورت کوچکترین تغییر در این اعماق محل پرش نیز تغییر میکند گاه در شبکههای آبیاری افت انرژی جریان از نظر طراحان مطلوب نبوده و ترجیح میدهن د با حداقل افت انرژی جنبشی جریان را به انرژی پتانسیل تبدیل کنند با توجه به مشکالت مطرح در شرایط تشکیل پرش هیدرولیکی اخیرا ایده حذف پرش هیدرولیکی پیشنهاد شده است در تحقیق حاضر بهمنظور تبدیل جریان فوقبحرانی به زیربحرانی بدون وقوع پرش هیدرولیکی با الهام گرفتن از مطالعات پیشین به بررسی تحلیلی عددی و آزمایشگاهی سازه تبدیل مناسب در مقطع عرضی کانال جهت حذف پرش هیدرولیکی در تبدیل جریان فوقبحرانی به زیربحرانی پرداخته میشود کارایی سازه تبدیل جهت حذف پرش هیدرولیکی با مدلسازی آزمایشگاهی و شبیهسازی عددی با استفاده از نرمافزار STAR CCM مورد بررسی قرار میگیرد ابتدا مدلسازی تحلیلی انجام و هندسه سازهها تعیین میشود و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی صحتسنجی میشود در مدلسازی آزمایشگاهی به بررسی ویژگیهای هیدرولیکی جریان در این تغییر رژیم بر اساس مشاهدات و اندازهگیریهای جریان پرداخته میشود در شبیهسازی عددی برای مدلسازی سطح آزاد جریان از روش حجم سیال VOF استفاده میشود و میدان جریان و مشخصههای هیدرودینامیکی آن مورد مطالعه قرار میگیرد با بررسی گسترده از میان مدلهای مختلف آشفتگی مدل RNG k جهت مدلسازی انتخاب گردید نتایج نیمرخهای سطح آزاد همبستگی قابل قبولی را با نتایج آزمایشگاهی نشان میدهند مدلهای طراحی شده با اعداد فرود اولیه مختلف در مدلسازی عددی شبیهسازی شده و ضمن بررسی توانایی این سازهها در حذف پرش هیدرولیکی توزیع سرعت و برخی پارامترهای هیدرودینامیکی جریان بر روی سازه تبدیل و بعد از آن بررسی میشود در بررسی حذف پرش در اعداد فرود 2 تا 8 مشاهده شد که در ناحیه کوچکی بالفاصله بعد از شکلگیری جریان فوقبحرانی و قبل از شروع سازه تبدیل آشفتگیهایی ایجاد میشود که سبب افزایش عمق جریان میگردد در ادامه برخی از خصوصیات جریان از جمله توزیع سرعت پارامترهای آشفتگی و تنش رینولدزی بر روی سازه تبدیل و بعد از آن مورد بحث و بررسی قرار خواهد گرفت با طراحی مناسب این سازه میتوان گردابهها و جریانهای نامطلوب در پاییندست سازه تبدیل را حذف نموده و از فرسایش بستر کانال بهخصوص در کانالهای فرسایشپذیر جلوگیری کرد کلمات کلیدی جریان فوقبحرانی جریان زیربحرانی حذف پرش هیدرولیکی سازه تبدیل هجده
چكيده انگليسي :
Transition of super to subcritical flow without a hydraulic jump by a cross sectional transition structure based on analytical numerical and experimental models Marzieh Rezashahreza marzieh rezashahreza@cv iut ac ir Date of submission Jun 1 2019 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisors A R Kabiri Samani akabiri@cc iut ac ir Advisor H Atoof h atoof@me iut ac ir AbstractHydraulic jump in channels and hydraulic systems is a common hydraulic phenomenon interesteddesign engineers and researchers Hydraulic jump is a transition from super to subcritical flow Thelocation of the hydraulic jump is dependent on the upstream and downstream depths changingsignificantly by a small change of the conjugate depths Usually in the irrigation channels flowfluctuations and flow head loss are not favorable instead the designers prefer to exchange the excesskinetic energy to the potential energy with a minimum head loss Due to the disadvantages encounteredby creation of a hydraulic jump the idea of super to subcritical flow transition without a hydraulicjump has been recently proposed In the present study to change the flow regime from super to subcritical flow without a hydraulic jump the analytical numerical and experimental studies were performed applying appropriate cross sectional transition structures along the channel The aptitude of the designed transition structures based on analytical modeling to eliminate the hydraulic jump was verified by the experimentalmodeling as well as a numerical simulation using STAR CCM software Firstly analytical modelingwas performed and the geometrical aspects of transition structures were determined Based on modelexperimentation the hydraulic characteristics of super to subcritical flow transition without a hydraulicjump were investigated on the basis of flow field observations and flow measurements For numericalsimulation the flow volume of fluid method VOF was applied to study the water free surface and thehydrodynamic characteristics of flow field Examining different turbulence models the k RNG modelwas selected as the best choice The numerical results show an acceptable agreement with theexperimental data Notably to design the models based on analytical modeling special design Froudenumbers should be considered The experimental observations confirmed the ability of transitionstructures to eliminate the hydraulic jump Based on the numerical simulation velocity distributionsand some hydrodynamic characteristics of the flow along the cross sectional transition structures wereobtained and validated By the transition of super to subcritical flow without a hydraulic jump for thedesign Froude numbers of 2 to 8 we observed that in a small region downstream of the structure thereare disturbances and small perturbations leading to an increase in the tail water depth According tothe numerical simulation different hydrodynamic characteristics of flow including turbulent intensities Reynolds stresses and turbulence kinetic energy were determined and discussed A properly designedcross sectional transition structure could eliminate the hydraulic jump and the corresponding vortices leading to prevent the channel bed and side walls especially in the erodible channels Keywords Supercritical flow Subcritical flow Hydraulic jump removal Constructivestructure
استاد راهنما :
عبدالرضا كبيري ساماني
استاد داور :
محمود اشرفي زاده، محمدنويد مقيم، حسين عطوف
