بهینه ‏سازی ژئومتریک مدل سرریزهای پلکانی

بوم شناسی گیاهان زراعی

مقاله 4، دوره 4، شماره 3 - شماره پیاپی 12، آبان 1387، صفحه 27-38   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

امین رستمی راوری^{* 1}؛ حبیب موسوی جهرمی²

¹دانشجوی دکتری سازه‏ های آبی، دانشگاه آزاد اسلامی تهران، واحد علوم و تحقیقات

²عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی تهران، واحد علوم و تحقیقات

چکیده

سرریزهای پلکانی یکی از انواع سرریزها هستند که به صورت پله‏هایی از نزدیکی تاج سرریز  شروع شده و تا پاشنه پایین دست سرریز ادامه دارند. کاربرد  این  سرریزها امروزه بیشتر به‏دلایل  تأثیر قابل ملاحظه پله‏ها در میزان استهلاک انرژی و اقتصادی بودن آن است. این سرریزها به دلیل هوادهی و پالایش آب در طول سرریز، در کشاورزی نیز کاربرد دارند. در این تحقیق، با ساخت 10مدل سرریز پلکانی، از سرریز بدون پلکان تا سرریز پلکانی با31 پله درون فلوم آزمایشگاهی، سعی گردید تا با آنالیز نتایج به‏دست آمده از آزمایشات بر روی مدل‏ها، تأثیر پارامترهای مختلف مانند عدد فرود و عدد رینولدز بر افت نسبی انرژی در مدل سرریز پلکانی به‏دست آید. به همین منظور، با آنالیز داده‏ها و مشخص شدن پارامترهای مؤثر در این رابطه از جمله:(عمق بحرانی)،(ارتفاع سرریز)،(تعداد پلکان)، (زاویه سرریز)، و هم‏چنین(به‏ترتیب ارتفاع پلکان و پیش آمدگی پلکان) و با استفاده از تکنیک بی بعد کردن پارامترها چندین کمیت مشخص شد. سپس با بررسی اثر و تجزیه و تحلیل آن‏ها، از جمله این‏که در مدل‏های مورد مطالعه بیشترین میزان افت انرژی در تعداد 15 پله رخ می‏داد، پارامترهای مؤثر در بهینه‏سازی ژئومتریک سرریزهای پلکانی که اثر هندسی و هیدرولیکی داشتند، به‏صورت ارتباط بین نسبت یا  (کمیت‏های ژئومتریک) با نسبت   ارایه گردید. در ادامه با در نظر گرفتن پارامترهای به‏دست آمده و خصوصیات سرریز 15 پله، معادله بهینه ژئومتریک سرریزهای پلکانی ارایه گردید.

کلیدواژه‌ها

سرریز پلکانی؛ بهینه‏سازی ژئومتریک؛ افت نسبی انرژی؛ مدل‏های فیزیکی و هیدرولیکی

مراجع

1- احمدیار، د. و ا. بیات.1372. بررسی تأثیر شیب کف پله‏ها در سرریزهای پلکانی. مجله دانشگاه امیر کبیر، سال6، شماره 22، 146 - 54 .

2- سلماسی، ف. 1382. الف. هیدرولیک رژیم ریزشی جریان از روی سرریزهای پلکانی. مجله علمی پژوهشی دانشگاه شهید چمران اهواز، 56-32.

3- سلماسی، ف. 1382 ب. بررسی آزمایشگاهی استهلاک انرژی از روی سرریزهای پلکانی، ششمین کنفرانس بین المللی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، جلد 3، هیدرولیک و منابع آب، 35-27.

4- یزدانی، ع. 1377. بررسی تأثیر شیب نمای سرریز پلکانی براستهلاک انرژی. مجله بین‏المللی علوم مهندسی، سال 9، شماره 5، 13-1.

5. Anonymous. 1961. Aerated flow in open channels. Journal of Hydraulic Engineering 87(3): 73-82.

6. Boes, R. M. 2000. Characteristics of skimming flow over stepped spillways. Journal of Hydraulic Engineering 125(4):860-863.

7. Chamani, M. R. and Rajaratnam, N. 1999. Characteristics of skimming flow over stepped spillways. Journal of Hydraulic Engineering 125(4): 361-368.

8. Chanson, H. 1994a. Comparison of energy dissipation between nappe and skimming flow regimes on stepped chutes. Journal of Hydraulic Research 32(2): 213-218.

9. Chanson, H. 1994b. Jet flow on stepped spillways, Discussion. Journal of Hydraulic Engineering 20(2):441-442.

10.  Chanson, H. 1994c. Hydraulic design of stepped channels and spillways. The University of Queensland. Report No.CH43/94.

11. Christodoulou, G. C. 1993.Energy dissipation on stepped spillways, Journal of Hydraulic Engineering 119 (5): 644-649.

12. Rajaratnam, N. 1990. Skimming flow in stepped spillways. Journal of Hydraulic Engineering 116(5):587-591.