1-1-كلیات

آب به عنوان یكی از با ارزش‌ترین مواد حیات همواره ذهن بشر را مشغول و معطوف خود داشته است. با توسعه تمدن‌ها و تكنولوژی، بشر مبادرت به ساخت انواع سدها نمود تا بتواند آب را برای مواقع ضروری ذخیره نماید. انرژی پتانسیل ذخیره شده بالادست سدها در هنگام عبورآب از روی سرریز سدها به انرژی جنبشی تبدیل می‌گردد و نیروی هیدرودینامیكی زیادی را ایجاد می کند. چنانچه این جریان با همان شدت وارد رودخانه یا كانال شود موجب فرسایش پایین دست در تاسیسات مربوطه می‌گردد و نهایتا” انهدام و خرابی سازه پایین دست را ایجاد خواهد نمود. لذا می‌بایست انرژی اضافی آب قبل از ورود به رودخانه مستهلك گردد. راه‌های متعددی از جمله ایجاد پرش هیدرولیكی برای مقابله با این انرژی وجود دارد. در واقع پرش هیدرولیكی از پدیده‌های مورد توجه در حیطه مهندسی هیدرولیک است كه بصورت یک جریان متغیر سریع ایجاد می‌گردد كه از تبدیل جریان فوق بحرانی به زیر بحرانی پدید می‌آید كه بعنوان یک پدیده اتلاف كننده انرژی نیز كاربرد دارد. تاكنون انواع حوضچه‌های آرامش توسط اداره عمران اراضی آمریكا طراحی و آزمایش شده كه عبارتند از حوضچه های تیپ I تا تیپ IV، لازم به ذكر است كه حوضچه‌های تیپ ارائه شده دارای كف افقی و یا شیب خیلی كم می‌باشند. از آنجایی‌که موضوع پرش در مسیر كانالها و یا حوضچه‌های با شیب منفی هنوز در سطح وسیع مورد مطالعه و بررسی قرار نگرفته است. این موضوع می‌تواند در کاهش هزینه‌های اجرایی موثر باشد. از جمله محققینی كه روی اینگونه شیب‌ها آزمایش‌هایی انجام دادند رویز(1938)[1] و استیونز(1944)[2] بودند كه رویز معتقد بود فقط بر روی شیب‌های معكوس نزدیک به صفر تنها امكان تشكیل پرش پایدار وجود دارد در حالی كه استیونز با روابط و تحلیل تئوری نشان داد كه این امكان روی تمامی شیب‌ها وجود دارد(ابریشمی و حسینی، 1385).بدلیل اینكه شیب منفی خود در مسیر به عنوان یک مانع عمل كرده و كاهش نسبت اعماق مزدوج و كاهش طول پرش و نیز افزایش راندمان اتلاف انرژی نسبت به حالت افقی گشته و نهایتا با توجه به نتایج حاصل امكان ساخت حوضچه‌ای كوتاه‌تر و با ارتفاع دیواره‌های كمتر را ممكن می‌سازد. مهم‌ترین مسئله این است كه مولفه نیروی وزن همواره در خلاف جهت جریان بوده و موجب ناپایداری پرش روی شیب می‌شود. تثبیت پرش روی شیب‌های منفی كارایی اینگونه كانال‌ها یا حوضچه‌ها را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. لذا روش‌های متعددی برای این منظور به نظر می‌رسد یک روش مناسب ایجاد زبری در مسیر جریان می‌باشد. این گونه زبری علاوه بر اینكه پرش را در موقعیت مورد نظر تثبیت می کند باعث كاهش طول پرش نیز می‌گردد. در واقع كاهش طول پرش موجب افت انرژی در طول كوتاه‌تری شده، لذا راندمان افت انرژی را تا حد قابل محسوسی افزایش می‌دهد.

1-2- جریان متغیر سریع

اگر انحنا خطوط جریان در یک جریان متغیر زیاد و تغییرات عمق جریان در فواصل كم قابل ملاحظه باشد چنین جریانی را جریان متغیر سریع می‌نامند. در چنین جریانی مقاومت اصطكاكی نسبتاً ناچیز و تغییرات معمولاً موضعی خواهد بود، همچنین در این حالت مولفه شتاب در جهت عمود بر عمود بر خطوط جریان قابل صرف نظر كردن نمی‌باشد(فرهودی،1372).

1-3- پرش هیدرولیكی

پرش هیدرولیكی عبارت است از تغییر سریع جریان از حالت فوق بحرانی به زیر بحرانی ضمناً پرش هیدرولیكی از انواع جریان‌های متغیر سریع است(ابریشمی و حسینی،1385).

1-4- طول پرش

طول پرش هیدرولیكی را محققین به گونه‌های مختلف تجزیه و تحلیل می‌نمایند. بسیاری از محققین معتقدند كه در حوضچه‌های آرامش افقی كه در آنها هیچگونه موانع پیش بینی نشده باشد، طول پرش بصورت زیر قابل محاسبه است(ابریشمی و حسینی، 1385):

(1-1)

چنانچه در انتهای حوضچه آرامش فقط یک دیوار سرتاسری قرار دهند، طول حوضچه كوتاهتر شده و به صورت زیر محاسبه می شود(ابریشمی و حسینی، 1385):

(1-2)

چنانچه پرش هیدرولیک روی سطح شیب‌دار اتفاق بیفتد طول پرش هیدرولیكی را می‌توان از رابطه زیر بدست آورد:

(1-3)

در این رابطه و زاویه كف حوضچه با افق می‌باشد. چنانچه باشد و خواهد بود.

[1]- Roys

[2]-Stevens

[3]-Rapidly Varied Flow

[4]- Hydraulic Jump

ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است