بررسی آزمایشگاهی تأثیر موانع مکعبی و استوانه ای میله ای شکل بر حرکت و کنترل بدنه جریان غلیظ نمکی

الموضوعات :

محمد رضا منسوجیان ¹ , مهدی قمشی ² , هوشنگ حسونی زاده ³ , سید عباس حسینی ⁴

1 - گروه مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - استاد دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران.
3 - استادیار دانشکده عمران آب، دانشگاه آزاد اسلامی‌ واحد شوشتر، ایران.
4 - استادیار گروه مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران،ایران.

تاريخ الإرسال : 14 الأحد , محرم, 1443 تاريخ التأكيد : 12 السبت , شعبان, 1444 تاريخ الإصدار : 01 الجمعة , شوال, 1444

الکلمات المفتاحية: جریان غلیظ, بدنه جریان غلیظ, موانع مکعبی شکل, موانع استوانه‌ای شکل, جریان غلیظ نمکی,

ملخص المقالة :

چکیده مقدمه: استفاده از مانع در مخازن سدها بعنوان یک روش مؤثر در هدایت رسوب‌گذاری در میانه مخزن (بجای رسوبگذاری در کنار دیواره‌ی سد که تأسیسات در آن مکان قرار دارند) مطرح می‌باشد. در این تحقیق بمنظور کنترل جریان غلیظ نمکی، تاثیر موانع استوانه ای و مکعبی میله‌ای شکل بر مشخصات و حرکت بدنه جریان بصورت آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته است. روش­: تعداد 323 مانع استوانه ای شکل به قطر یک سانتیمتر و ارتفاع سی‌سانتیمتر و در مرحله بعد همین تعداد مانع مکعبی شکل با ابعاد 1×1 سانتیمتر و ارتفاع سی سانتیمتر با آرایش زیگزاگی بر روی بستر پلکسی در کانالی به طول 5/12متر، عرض 30 سانتیمتر و ارتفاع 40 سانتیمتر قرار داده شد. آزمایشها با سه دبی (27/0، 55/0 و 83/0 لیتر در ثانیه) و سه شیب (2/0، 5/0 و 1 درصد) و غلظت ثابت (15گرم در لیتر)، انجام شد. یافته­ ها: نتایج حاصل نشان داد که به کار بردن موانع باعث کاهش ارتفاع بدنه جریان غلیظ در طول کانال می‌شود. ارتفاع بدنه در موانع مکعبی بیش از استوانه ای می‌باشد. بکارگیری موانع بر پروفیل‌های سرعت تأثیرگذار بوده و باعث کاهش سرعت بدنه جریان غلیظ شده اند. دبی عبوری بدنه جریان غلیظ در بستر بدون مانع دارای روند افزایشی و در بسترهای با مانع دارای روند کاهشی می‌باشد. به‌نحوی که درصد کاهش دبی در موانع مکعبی 5/1 تا 2 برابر نسبت به موانع استوانه‌ای است. نتیجه­ گیری: با حرکت در طول کانال میزان کاهش غلظت بدنه جریان غلیظ برای موانع مکعبی و استوانه ای به‌ترتیب 49% و 41%نسبت به بستر بدون مانع حاصل شد. همچنین در موانع مکعبی میزان کنترل دبی بیشتر از موانع استوانه ای، بوده است.

المصادر:

• Thapa, B.S., O.G. Dahlhaug, and B. Thapa. 2015. Sediment erosion in hydro turbines and its effect on the flow around guide vanes of Francis turbine. Renewable and Sustainable Energy Reviews,  49: 1100-1113.


• Vreeburg, J., D. Schippers, J. Verberk, and J. Van Dijk. 2008. Impact of particles on sediment accumulation in a drinking water distribution system. Water research,  42(16): 4233-4242.


• Toniolo, H. and G. Parker. 2003. 1D numerical modeling of reservoir sedimentation. in IAHR Symposium on River, Coastal and Estuarine Morphodynamics, Barcelona, Spain.


• Toniolo, H. and J. Schultz. 2005. Experiments on sediment trap efficiency in reservoirs. Lakes & Reservoirs: Research & Management,  10(1): 13-24.


• Keshtkar, S., S. Ayyoubzadeh, and B. Firoozabadi. 2011. Experimental Studies on Thickness and Vertical Velocity Distribution of Turbidity Current.


• Graf, W.H. and M.S. Altinakar. 1988. Fluvial hydraulics: Flow and transport processes in channels of simple geometry.


• Danial, G., S.L. Kaveh, K. Ehsan, and A. Soroush. 2020. Large eddy simulation of turbidity currents in a narrow channel with different obstacle configurations. Scientific Reports (Nature Publisher Group),  10(1).


• Graf, W.H. and G. WH. 1983. The hydraulics of reservoir sedimentation.


• Andrews, B.J. and M. Manga. 2012. Experimental study of turbulence, sedimentation, and coignimbrite mass partitioning in dilute pyroclastic density currents. Journal of Volcanology and Geothermal Research,  225: 30-44.


• Simpson, J.E. 1999. Gravity Currents: in the Environment and the Laboratory. Cambridge university press.


• Bombardelli, F.A., M.I. Cantero, M.H. Garcia, and G.C. Buscaglia. 2009. Numerical aspects of the simulation of discontinuous saline underflows: the lock-exchange problem. Journal of Hydraulic Research,  47(6): 777-789.


• Asghari Pari, S.A., S.M. Kashefipour, and M. Ghomeshi. 2017. An experimental study to determine the obstacle height required for the control of subcritical and supercritical gravity currents. European Journal of Environmental and Civil Engineering,  21(9): 1080-1092.


• Mansoujian, M.R., M. Ghomeshi, H. Hasounizadeh, and S.A. Hosseini. 2021. Utjecaj valjkastih i kockastih pilota na gradijentne struje. Građevinar,  73(05.): 499-507.


• Alexander, J. and S. Morris. 1994. Observations on experimental, nonchannelized, high-concentration turbidity currents and variations in deposits around obstacles. Journal of Sedimentary Research,  64(4a): 899-909.


• Poustizadeh, N. and M. Ghomeshi. 2015. Effect of Obstacles Transversal Distances on Suspended Sediment Transport in The Case of Transverse Wave Occur. Irrigation Sciences and Engineering,  38(1): 11-20.


• Oehy, C. and A. Schleiss. 2003. Physical and numerical modelling of a turbidity current flowing through a permeable screen. in Proceedings of the XXX IAHR Congress. IAHR.


• Altinakar, S., W.H. Graf, and E. Hopfinger. 1990. Weakly depositing turbidity current on a small slope. Journal of Hydraulic Research,  28(1): 55-80.


• Oehy, C.D. and A.J. Schleiss. 2007. Control of turbidity currents in reservoirs by solid and permeable obstacles. Journal of Hydraulic Engineering,  133(6): 637-648.


• Sequeiros, O.E., B. Spinewine, R.T. Beaubouef, T. Sun, M.H. García, and G. Parker. 2010. Characteristics of velocity and excess density profiles of saline underflows and turbidity currents flowing over a mobile bed. Journal of Hydraulic Engineering,  136(7): 412-433.


• Nikkhah, S.Z., S.M. Kashefipour, and M. Daryaee. 2018. Investigation of Installation Consecutive Obstacles on the Characteristics and Controlling of Density Current Body. Journal of Civil and Environmental Engineering,  48(92): 87-95.


• Farizan, A., S. Yaghoubi, B. Firoozabadi, and H. Afshin. 2019. Effect of an obstacle on the depositional behaviour of turbidity currents. Journal of Hydraulic Research,  57(1): 75-89.


• Derakhshannia, M., M. Ghomeshi, S.S. Eslamian, and S.M. Kashefipour. 2021. Investigation of the Effect of Permeable Obstacle on the Head Flux of Salt Density Current. Water and Irrigation Management,  11(1): 1-14.


• Ellison, T. and J. Turner. 1959. Turbulent entrainment in stratified flows. Journal of Fluid Mechanics,  6(3): 423-448.


• Beni, H.D., S. Kashefipour, and M. 2018. Ghomeshi. Experimental Investigation of Water Entrainment of Salty Density Current Over the Bed with Cubic Roughness.


• Daryaee, M., S.M. Kashefipour, And M. Ghomshi. 2016. Experimental Study of the Effect of Roughness on the Velocity and Concentration Profiles of Sedimentary Density Current Body. Irrigation Sciences and Engineering, 37(3): 21-31.