هیدرولیک
سال:1384 | دوره:1 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

سیستمهای کنترل و سازه های مربوط، نقش مهمی را در توزیع آب در شبکه های آبیاری بر عهده دارند و میزان موفقیت شبکه تا حد زیادی به چگونگی عملکرد آنها بستگی دارد. نحوه عملکرد سازه های کنترل، در سیستمهای مختلف متفاوت است. افزایش انعطاف پذیری توزیع و تحویل و کاهش تلفات آب با استفاده از سیستمهای کنترل پایین دست، عامل مهمی در بهبود عملکرد شبکه ها به شمار می رود. یکی از این سیستمها که برای اراضی با شیب زیاد نیز مناسب است، سیستم کنترل BIVAL می باشد. این سیستم با تنظیم حجم آب ثابت در بازه های کانال، ضمن پاسخگویی سریع و مناسب به تغییرات زیاد، حجم عملیات خاکی و هزینه احداث کانالها را نیز کاهش می دهد. در مطالعه رفتار هیدرولیکی جریان در شبکه ها در تعامل با سیستمهای کنترل - که عمدتا به صورت جریان غیرماندگار است - استفاده از مدلهای هیدرودینامیک اجتناب ناپذیر است. بنابراین در اختیار داشتن مدلی ریاضی از سیستمهای کنترل و سازه های مربوط به صورت تلفیقی با مدلهای هیدرودینامیک، ضروری است. در این تحقیق مدل ریاضی سیستم کنترل BIVAL، ارایه و یا مدل هیدرودینامیک ICSS تلفیق شده است. برای واسنجی ضرایب و ارزیابی مدل تهیه شده به صورت موضعی و سراسری، به ترتیب کانال E1-R1 از شبکه دز و کانال استاندارد شماره 2 ارایه شده توسط ASCE، انتخاب شد. مراحل آزمون و ارزیابی مدل به این ترتیب انجام شد که ابتدا سیستم کنترل BIVAL در محدوده وسیعی از تغییرات دبی و ضرایب عددی به کار رفته در مدل مربوط، واسنجی و ضرایب مناسب آن استخراج شد. سپس عملیات بهره برداری متعددی انجام و شاخصهای عملکرد آنها شامل MAE (بیشینه خطای مطلق)، IAE (خطای مطلق تجمعی) و SRT (زمان عکس العمل سیستم) در دو سطح 5% و 1% محاسبه شد. در آزمون سراسری مدل تهیه شده، مقادیر شاخصها برای بازه ای که بیشترین تغییرات در آن صورت گرفته، به ترتیب برابر 2.57%، 0.28% و صفر به دست آمد. در آزمون موضعی مدل تهیه شده، نمودار تغییرات زمانی عمق آب در وسط بازه 5، بازشدگی دریچه و دبی جریان در ابتدای آن بازه و در آ‍زمون سراسری مدل تغییرات زمانی عمق آب در وسط هر یک از بازه ها محاسبه شد. شاخصهای عملکرد و رفتار هیدرولیکی مدل تهیه شده، بیانگر عملکرد مناسب و مطلوب آن است.

سرریز جانبی نوعی از مجاری تخلیه کننده ها سدها است که در شبکه های آبیاری و زهکشی و تاسیسات تصفیه آب و فاضلاب نیز کاربرد وسیعی دارد. نوعی از این سرریزها که جریان از لبریزهای انتهایی و دو طرف سرریز به کانال جانبی وارد می شود، سرریز سه جانبی نامیده می شود. در این پژوهش با استفاده از نتایج آزمایشگاهی، اثر تعدادی از پارامترهای طراحی بر رفتار هیدرولیکی سرریزهای سه جانبی U شکل، مطالعه شده است. در این آزمایشها اثر تغییرات ارتفاع و موقعیت آبپایه انتهایی و شیب کف کانال جانبی به ازای دبیهای مختلف ورودی مطالعه شده است. تغییرات الگوی جریان به عنوان شاخص کیفی و شاخص شدت آشفتگی جریان به عنوان شاخص کمی ارزیابی، استفاده شد. مقادیر کمی شاخص با استفاده از نتایج فشارهای لحظه ای اندازه گیری شده توسط یک سیستم دیتالاگر محاسبه شد. نتایج نشان داد که ارتفاع آبپایه بیشترین تاثیر را بر میزان نوسانات فشار و رفتار هیدرولیکی جریان در کانال جانبی این سرریزها نشان می دهد. با افزایش ارتفاع آبپایه، مقدار کمی شاخص شدت آشفتگی جریان در کانال جانبی کاهش کاهش می یابد. یافته های تحقیق نشان داد که موقعیت نصب آبپایه نسبت به ابتدای کانال جانبی، تاثیر زیادی بر تغییرات نوسانات فشار ندارد. افزایش شیب کف کانال جانبی تا حدود سه درصد، میزان نوسانات فشار را کاهش داده و افزایش بیشتر، موجب افزایش آشفتگی جریان می شود. همچنین افزایش شیب کف کانال در جهت معکوس (منفی)، تاثیر قابل توجهی بر کاهش آشفتگی جریان کانال جانبی و بهبود شرایط هیدرولیکی جریان دارد. افزایش دبی ورودی به سرریز، موجب پایدارتر شدن جریان و تقلیل حرکت برآمدگی نوسانی محدوده مرکزی کانال جانبی به جوانب کانال شده و بهبود شرایط هیدرولیکی جریان را به دنبال دارد.

در این تحقیق تاثیر پارامترهای مختلف بر مشخصه های جریان چگالی سه بعدی و مغشوش حاوی ذرات ریز، به روش تجربی مطالعه شده است. یکی از مهمترین مشخصه ها در این جریان، پروفیل سرعت است که ساختار هیدرودینامیکی جریان را نشان می دهد و در این تحقیق توسط دستگاه (Acoustic Doppler Velocimeter) ADV اندازه گیری شده است. ذرات استفاده شده کائولن با D50 حدود 11 میکرون است. نتایج تجربی نشان می دهد که با افزایش دبی جریان حاوی ذرات در ورودی، میزان عمق یا ارتفاع آن در امتداد عمود بر بستر همواره افزایش می یابد و با افزایش غلظت و شیب، میزان این کمیت عمدتا کاهش می یابد. همچنین در شیبهای بالای بستر کانال، اثر غلظت و دبی ورودی بر ارتفاع جریان چگالی کم می شود. علاوه بر آن به دلیل دوران آمیختگی شدید در جهت عرضی و قایم در امتداد فصل مشترک با آب صاف، ارتفاع جریان پس از ورود به زیر آب صاف، افزایش می یابد. بررسی پروفیلهای سرعت در جریان حاوی ذرات نشان می دهد که به دلیل وجود نیروهای اینرسی در ابتدای کانال، مقدار بیشینه و متوسط سرعت در جهت جریان در ابتدای کانال بزرگتر بوده و سریعا از آن کاسته می شود. با نزدیکتر شدن به انتهای کانال، موقعیت سرعت بیشینه به سمت بالاتر از کف بستر حرکت می کند. جریان چگال پس از خروج از دریچه زیرگذر عریض شده و پس از مدتی تمامی عرض کانال را پر می کند. با وجود این پروفیلهای سرعت نشان می دهد که تغییرات سرعت در جهت عرض کانال همچنان وجود دارد. بررسی عمق شاره چگال نشان می دهد که این جریان چگال پس از طی مسافتی، به حالت تثبیت شده می رسد و درون آمیختگی به مقدار ثابتی میل می کند.

در این تحقیق تاثیر امواج نامنظم دریا بر میزان عبور امواج از بدنه موج شکن های توده سنگی شکل پذیر، مطالعه شده است. موج شکن شکل پذیر، نوعی موج شکن است که نیم رخ اولیه آن بر اثر برخورد امواج، تغییر شکل پیدا می کند. پژوهش حاضر با استفاده از مدل آزمایشگاهی در فلوم موج انجام شده است. امواج تابیده به مدل مقطع موج شکن، نامنظم و طیف انرژی موج مورد استفاده، طیف JONSWAP بوده است. برای بررسی واکنش هیدرولیکی میزان عبور امواج، تاثیر تغییرات مشخصات امواج (ارتفاع، پریود و مدت توفان)، تغییرات مشخصات سازه ای (شیب اولیه و دانه بندی) و تغییرات مشخصات شاخص نفوذپذیری مصالح سازه بر روی این پدیده بررسی شده است. در مجموع یکصد آزمایش در این تحقیق با مقیاس 1:50 انجام شده است. نتایج آزمایشگاهی در مرحله اول، به صورت نمودارها و روابط ضرایب عبور امواج بر حسب یک پارامتر تجربی جدید ارایه شده و سپس در مرحله دوم به کمک روشهای برازش خطی چندگانه، رابطه ای دقیق تر برای تعیین ضرایب عبور موج Ct در موج شکن های شکل پذیر، بر اساس داده های آزمایشگاهی به دست آمده است.

در این مقاله، که بخشی از پروژه تحقیقاتی انجام شده در خصوص دوغابها و پسابهای معدنی است، به بررسی رفتار رئولوژی دوغابهای غلیظ شده همگن پرداخته می شود. شناخت کامل رفتار رئولوژی سیال، نقش اساسی و کلیدی در بررسی حرکت سیال در جریانهای روباز یا تحت فشار دارد. پارامترهای اساسی جریان، نظیر عدد فرود و عدد رینولدز جریان، بیانگر خصوصیات و ویژگیهای هیدرولیکی جریان سیال می باشند که به طور مستقیم یا غیرمستقیم تابعی از رئولوژی سیال بوده و بدون در دست داشتن رفتار رئولوژی سیال، محاسبه این پارامترها و تحلیل جریان میسر نیست. به منظور بررسی رفتار رئولوژی این گونه سیالات، نمونه های متعددی از دوغابهای حاصل از فرآیند معدنکاری در معادن عمده مس کشور، شامل معدن مس سرچشمه، معدن مس سونگون و معدن مس میدوک و همچنین یک معدن طلا در شهر Peak ایالت NSW کشور استرالیا با غلظتهای مختلف تهیه شده که رفتار رئولوژی این دوغابها بررسی شده است. غلظتهای در نظر گرفته شده برای دو غابها با توجه به محدوده معمول غلظت دوغاب در معادن، بین 45% تا 70% (درصد وزنی جامد)، انتخاب شده است. ذرات جامد موجود در این دوغابها بر حسب نوع خردایش (Crushing) به کار رفته در خط تولید واحد معدنی دارای قطر متوسط 11mm (D50) تا 47mm می باشند که منحنی دانه بندی این ذرات برای هر نمونه توسط دستگاه اندازه گیری قطر (Lazer Sizer) به دست آمده است. تمامی آزمایشها در آزمایشگاه رئولوژی و فرآوری مواد دانشگاه (RMIT) واقع در شهر ملبورن استرالیا انجام شده است. نتایج حاصل در تمامی موارد موید رفتار غیر نیوتنی این دوغابها در برابر اعمال تنش برشی است. مدلهای مختلف ارایه شده از طرف محققان برای رفتار غیرنیوتنی سیالات بررسی شده و منطبق ترین مدل با رفتار غیرنیوتنی دوغابهای معدنی تعیین شده است.