عنوان پایان‌نامه
مطالعه عددی و آزمایشگاهی الگوی جریان اطراف آبشکن های نفوذپذیر
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2325;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79320;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2325;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79320
- تاریخ دفاع
- ۲۹ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- علی اکبر نجاتی امیری
- استاد راهنما
- سیدتقی امید نائینی
- چکیده
- امروزه محافظت از سواحل رودخانه ها و دریاها از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از روش های متداول کنترل فرسایش و تثبیت کناره رودخانه ها استفاده از آبشکن ها می باشد. آبشکن ها از لحاظ آبگذری به دو نوع بسته و باز تقسیم می گردند. آبشکن باز که موضوع این پایان نامه است، عمدتاً از لوله های فلزی یا تیرک های چوبی، بتنی یا ساقه های بامبو ساخته می شود. این نوع از آبشکن ها با تأثیر بر روی الگوی جریان، موجب هدایت آن به سمت مسیر اصلی و یا محل مناسبی که مانع تخریب دیواره ها شود، می گردند. علاوه بر این، عبور ذرات معلق از میان آبشکن زمینه ته نشینی رسوبات در مجاورت ساحل اصلی و توسعه و تثبیت طبیعی دیواره رودخانه را فراهم می کند. در این پژوهش، الگوی جریان اطراف آبشکن های باز و عوامل تأثیرگذار بر آن با بهره گیری از دو مدل آزمایشگاهی و عددی با تغییر بازشدگی، طول و فاصله آبشکن ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. مدل-سازی آزمایشگاهی در کانالی به طول 5 متر، عرض 0/6 متر و ارتفاع 0/3 متر انجام شده است. جهت بررسی بهتر پدیده، مدل عددی جریان در نرم افزار Flow-3D مطابق با مدل فیزیکی ایجاد شد. آبشکن-ها با بازشدگی 30، 50 و 70 درصد با طول های 100، 200 و 300 میلی متر در حالت های منفرد و دوتایی به فواصل 1، 5/1، 2 و 3 برابر طول آبشکن مدل سازی شده اند. همچنین به منظور مقایسه آبشکن های بسته و باز، آبشکن های بسته نیز در مدل عددی شبیه سازی شدند. در کلیه مدل های عددی و فیزیکی دبی ورودی 5 لیتر بر ثانیه، عمق جریان برابر 90 میلی متر و سرعت متوسط جریان ورودی برابر 0925/0 متر بر ثانیه بوده است. مشاهدات آزمایشگاهی و عددی از بسیاری جهات با یکدیگر منطبق هستند. از نتایج به دست آمده می توان به خطوط جریان و مقدار سرعت در نواحی اطراف آبشکن ها و تنش برشی بستر حوالی آن ها اشاره کرد. هم چنین مقدار بازشدگی، طول و فاصله مناسب برای عملکرد تثبیت ساحل رودخانه و ایجاد ساحل جدید مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شد که آبشکن های باز دوتایی با بازشدگی 50 درصد و نسبت طول آبشکن به عرض رودخانه برابر 17/0 و فاصله سه برابر نسبت به طول آبشکن برای تأمین اهداف فوق مناسب تر هستند.
- Abstract
- Nowadays protection of river banks and seashores are of great importance. A popular method for erosion control and stabilization of river banks is the use of groynes. Groynes, according to their hydraulic conductivity are classified as closed, or open. Open groynes which are investigated in this study, are constructed of metal pipes, logs, concrete piles or bamboo shoots. This type of groynes can lead flow into its main course and defect flow from erodible river bank by affecting flow pattern. Moreover, particle passing through groyne causes the deposition of sediments alongside the main river bank which leads to natural development and stabilization of bank. In this study, flow patterns around open groynes and the effects of the length of groynes, their distance from each other and the opening ratio were investigated experimentally and numerically. The experiments have been carried out in rectangular channel of 0.6 m wide, 0.3 m high and 5 m long. To investigate this phenomenon better, numerical modelling was done in accordance with experimental model and with Flow-3D software. The groynes were with opening ratios of 0.3, 0.5 and 0.7 and with length of 100 mm, 200 mm and 300 mm both single and double with distance of 1, 1.5, 2 and 3 times of length of them. In all cases of the numerical and practical models, the flow rate was 0.005 m3/s, the flow depth was 90 mm and the average velocity of input flow was 0.0925 m/s. Experimental and numerical results are similar in many ways. The streamlines, velocity magnitude and shear stress around groynes were studied. Among the investigated groynes in this research, the one with opening ratio of 0.5, with length to river width ratio of 0.17 and distance between groynes equal to threefold of length of them have the appropriate performance in terms of erodible riverbank protection and the creation of new coast. Keywords: open groyne, river protection, flow pattern, shear stress
