عنوان پایان‌نامه

مطالعه و بررسی آبشستگی موضعی ناشی از جت های افقی مستغرق با استفاده از مدل آزمایشگاهی



    دانشجو در تاریخ ۲۷ شهریور ۱۳۸۷ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "مطالعه و بررسی آبشستگی موضعی ناشی از جت های افقی مستغرق با استفاده از مدل آزمایشگاهی" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی‌کشاورزی‌-آبیاری و زهکشی
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 39618;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 175
    تاریخ دفاع
    ۲۷ شهریور ۱۳۸۷
    دانشجو
    پژمان علی حسینی
    استاد راهنما
    کیومرث ابراهیمی
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    چکیده در این تحقیق نتایج بررسی آزمایشگاهی پدیده آبشستگی در بستر آبرفتی با مصالح غیر چسبنده در پائین¬دست یک کف¬بند، در اثر جت افقی مستغرق ناشی از بازشدگی دریچه کشویی ارائه شده است. در این مطالعه با انجام شبیه سازی فیزیکی، پروفیل حفره آبشستگی بانضمام تپه تشکیل شده در پایین دست حفره در زمان¬های مختلف ثبت شد. تحلیل نتایج بدست آمده به صورت کمی و کیفی نشان داد که در شرایط هیدرولیکی و آزمایشی مختلف، انطباق بسیار خوبی بین منحنی پروفیل¬¬های بی¬بعد آبشستگی وجود دارد، در نتیجه پروفیل¬ آبشستگی در حالت بی¬بعد مستقل از تغییرات کلیه پارامترهای مؤثر در مکانیزم آبشستگی مانند دبی و سرعت جت، ضخامت جت، زمان، عمق پایاب و قطر ذرات رسوب است. معادله منحنی واحد پروفیل بی¬بعد شده حفره آبشستگی به صورت یک رابطه ترکیبی سینوسی و کسینوسی بیان شد. مطابق با نتایج به دست آمده، با گذشت زمان، ابعاد پروفیل آبشستگی افزایش یافته در حالی که روند افزایش ابعاد پروفیل مورد بحث به صورت کاهشی است. به عبارت دیگر قسمت اعظم آبشستگی در زمان¬های اولیه آزمایش رخ داده و سپس روند آبشستگی به طور قابل ملاحظه¬ای کاهش می¬یابد. تغییرات زمانی عمق حفره آبشستگی با یک رابطه لگاریتمی برازش داده شد. آزمایش¬ها نشان داد که افزایش دبی و در نتیجه افزایش سرعت جت، باعث افزایش ابعاد پروفیل آبشستگی می¬شود و اندازه ذرات رابطه معکوس با ابعاد پروفیل آبشستگی دارد به طوریکه افزایش اندازه ذرات باعث کاهش ابعاد پروفیل آبشستگی ¬شد. در نتیجه برای یک بازشدگی دریچه (ضخامت جت) و عمق پایاب ثابت، با افزایش عدد فرود ذره (Frd)، ابعاد پروفیل آبشستگی نیز افزایش می¬یابد. همچنین زمان آزمایش تأثیری در روند تغییرات ابعاد پروفیل آبشستگی نسبت به Frd نداشت. با توجه به میزان عمق پایاب، جت¬های مستغرق افقی به دو نوع جت مستغرق عمیق و کم¬عمق تقسیم¬بندی شد. در جت مستغرق عمیق روند توسعه آبشستگی طبیعی بوده و با گذشت زمان، آبشستگی به تعادل می¬رسد ولی در حالت استغراق کم، جریان جت به صورت ناپایدار است که همراه با فرسایش بستر، چرخش مصالح و پر شدن بخشی از حفره آبشستگی به صورت متوالی می¬باشد. آزمایش¬ها نشان داد با توجه به میزان عمق پایاب، یک مقدار ماکزیمم برای ابعاد پروفیل آبشستگی وجود دارد. بدین معنی که برای عمق پایاب، یک مقدار حدی وجود دارد که در مقادیر عمق پایاب پایین¬تر از این مقدار حدی، با افزایش عمق پایاب، ابعاد پروفیل آبشستگی افزایش یافته و برای مقادیر عمق پایاب بالا¬تر از این مقدار حدی، با افزایش عمق پایاب، ابعاد پروفیل آبشستگی کاهش می¬یابد. همچنین به منظور کاهش ابعاد پروفیل آبشستگی، آزمایش¬هایی مشابه بر روی بستر حفاظت شده توسط سنگچین (RipRap)انجام شد، نتایج، کاهش قابل ملاحظه¬ای در میزان ابعاد پروفیل آبشستگی را نشان داد. به طوری که میانگین کاهش عمق تعادل حفره آبشستگی توسط سنگچین¬ها 38%، بیشترین آن 65% و کمترین آن 13% بود. با استفاده از آنالیز ابعادی و با به ¬کارگیری تئوری باکینگهام روابط کلی برای مقادیر ابعاد پروفیل آبشستگی به صورت تابعی از متغیّرهای بی¬بعد و تأثیرگذار از سرعت جت (V)، ضخامت جت (b)، عمق پایاب (Tw)، زمان (t) و عدد فرود ذره (Frd)، به طور تجربی و با استفاده از کمینه کردن خطا و بیشترین همبستگی بین مقادیر محاسباتی و مشاهداتی به دست آمدند که با داده¬های آزمایشی کاملاً موافق هستند. واژه¬های کلیدی: آبشستگی، جت افقی مستغرق، مصالح غیر چسبنده، آنالیز ابعادی، مدل آزمایشگاهی.
    Abstract
    Abstract: In this research, results obtained from laboratory studies of scouring in sediment bed with noncohesive material in the downstream of an apron due to submerged horizontal jet resulting from opening of gate valve are presented. In this study, profile of scouring hole accompany the dune formed in downstream of the hole were recorded at different times through physical simulation. Analysis of the obtained results showed qualitatively and quantitatively that under different hydraulic and experimental conditions, there was good conformity among curve of dimensionless souring profiles. As result, scouring profile in dimensionless state is independent of changes in all parameters effective on scouring mechanism such as discharge and jet velocity, thickness of jet, time, tailwater depth and diameter of sediment particles. Equation of scouring hole dimensionless profile unit curve has been expressed as a sine and cosine combined relation. According to the obtained results, with passing of time, dimensions of scouring profile increase while profile dimensions incremental trend is reducing trend. On the other hand, most part of scouring has occurred at primary times of test and scouring trend will considerably decrease. Time changes of scouring hole depth has been fitted with a logarithmic relation. Tests show that discharge increase and finally jet velocity increase lead to increase in dimensions of scouring profile and size of particle has reverse relationship with dimensions of scouring profile so that increase in size of particle leads to decrease in dimensions of scouring profile. As a result, for opening valve (thickness of jet) and fixed tailwater depth, with increase in densimetric Froude number (Frd), dimensions of scouring profile will increase. Test time didn’t have any effect on trend of scouring profile dimensions change pro rate of Frd. According to tailwater depth, submerged horizontal jets were divided into two kinds; deep and shallow submerged jets. In deep submerged jet, trend of scouring development was natural and with passing of time, scouring becomes balanced but in shallow submersion state, the jet flow is unstable. This is accompanied by bed erosion, transportation materials and filling some part of scouring hole consecutively. Test showed that with regard to rate of tailwater depth, there is a maximum value for dimensions of scouring profile. This means that for tailwater depth, there is a limit value that in values of tailwater depth higher than this limit value, dimensions of scouring profile increases with increase in tailwater depth and for in values of tailwater depth lower than this limit value, dimensions of scouring profile decreases with increase in tailwater depth. In order to decrease dimensions of scouring profile, similar tests were performed on the bed protected with RipRap. Results showed considerable decrease in dimensions of scouring profile, so that the average decrease by RipRap in balance depth of scouring hole 38%, having a maximum of 65% and a minimum 13%. with use of dimensional analysis and theory of Buckingham, general relations for values of scouring profile dimensions as a function of dimensionless and effective variables, jet velocity (V), thickness of jet (b), tailwater depth (Tw), time (t) and densimetric Froude number (Frd), were experimentally obtained with use of least error and the highest coherence between computational and observational values which agree on experimental data. Keywords: Scouring, Submerged horizontal jet, Noncohesive material, Dimensional analysis, Laboratory model