عنوان پایان‌نامه
برآورد ضریب دارسی ویسباخ جهت تحلیل جریان های سطح آزاد
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه‌های هیدرولیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1217;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40625
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- حیدر همتی
- استاد راهنما
- سیدتقی امید نائینی
- چکیده
- تحلیل جریان های رو باز، عمدتاً با روابط تجربی مانینگ یا شزی صورت می گیرد. از آنجایی که روابط تجربی در دامنه نسبتاً گسترده ای از ویژگی‌های جریان و خصوصیات فیزیکی مصالح بستر دارای دقت مناسبی نمی باشد. لذا استفاده از رابطه دارسی- ویسباخ که دارای پایه تحلیلی- تجربی است مورد توجه قرار می‌گیرد . استفاده از رابطه دارسی- ویسباخ با لحاظ کردن تأثیر عواملی همچون عدد رینولدز، عدد فرود و خصوصیات فیزیکی مصالح بستر از قبیل اندازه ذرات مصالح بستر، تخلخل، شکل، ضخامت مصالح بستر بر روی ضریب زبری بستر یا ضریب اصطکاک دارسی - ویسباخ، می‌تواند به تحلیل دقیق جریانهای با سطح آزاد کمک نماید . در پژوهش حاضر برای دست یافتن به چگونگی تأثیر زبری بستر بر ضریب زبری، تحقیقی آزمایشگاهی با در نظر گرفتن مصالح بستر با خصوصیات فیزیکی متفاوت انجام گرفته است. برای انجام آزمایشات از فلومی به طول 10 متر، عرض 200 میلیمتر و ارتفاع 400 میلیمتر استفاده شده است. مصالح مورد استفاده در بستر فلوم از دو نوع شکسته و گردگوشه و هر کدام با سه نوع دانه بندی انتخاب شده است. آزمایشات برای دبی جریان در محدوده 4/0 تا 24 صورت گرفت. در این تحقیق عدد رینولدز بین 2000 تا 180000 و عدد فرود در محدوده بین 02/0 و 7/0 قرار داشت. هر یک از شش نوع دانه بندی با سه ضخامت مختلف در بستر کانال به صورت یکسان در طول پخش شده است. همچنین در هر آزمایش، عمق جریان در نقاط مشخص شده بر روی کانال ثبت می‌گردید. این عمل برای 18 حالت مختلف صورت گرفته و پارامترهای مورد نیاز برای تحلیل در شرایط جریان یکنواخت، با استفاده از روش عددی اولر محاسبه شده است. علاوه بر انجام آزمایشات فوق، با استفاده از روش های آماری، روابط مختلف ارائه شده توسط پژوهشگران قبلی، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. روابط پیشنهادی توسط مارک.جی.ویلسون، بیشترین همبستگی و کمترین خطا را داشت. در نهایت روابط تجربی جدیدی برای برآورد ضریب اصطکاک دارسی- ویسباخ ( f ) در حالت مرزی صاف و زبر(گردگوشه و شکسته) توسعه داده شده است. پارامترهای موجود در این روابط با استفاده از نرم افزارSPSS براساس بیشترین همبستگی و بالاترین جامعیت از لحاظ بیان خصوصیات هیدرولیکی و هندسی، درنظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که با افزایش قطر مصالح بستر و ضخامت رسوبات، ضریب دارسی- ویسباخ افزایش می‌یابد.
- Abstract
- In the present thesis, effect of bed material with various thickness of sediment on roughness coefficient has been investigated experimentally. The experiments have been carried out in rectangular channel with 200 mm width, 400 mm height and 10 meter length. Discharge of Flow was varied from range of 0.4 lit/s to 24 lit/s and the slope of the channel was 0.0025. Two kind of crushed and spherical materials with three different sizes were chosen for spilling the bed of the channel. During each test, depths of the flow were measured for special points of the channel. The range of Reynolds was between 2000 and 180000 and the Froude number was varied between 0.02 and 0.7. Normal depth of flow ranged from 26.57 mm to 390 mm. In this study, with considering of the experimental results, the roughness coefficients were obtained by using Manning (1965), Wilson (2006) and Colebrook-White (1999) formulas. Comparison of these formulas shows that the formula of Wilson has the best agreement with the experimental results. Finally, Darcy-Weisbach coefficient has been estimated using SPSS program. It has been found that the suggested formulas has included hydraulics and geometric parameters and also has most correlation with experimental results. The results indicate Darcy-Weisbach coefficient increase with increasing of bed material diameter and sediment thickness.
