معادلات مستقیم برای تعیین عمق ثانویه و افت انرژی پرش هیدرولیکی در کانال‌های ذوزنقه‌ای با شیب کم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی دانشگاه گیلان، دانشجوی دکترای عمران- سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 دانشجوی دکترای عمران- سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 استاد بخش مهندسی عمران، دانشگاه شهید باهنرکرمان

چکیده

طراحی کانال‌ها و حوضچه‌های آرامش مستلزم تعیین عمق ثانویه و افت انرژی پرش هیدرولیکی می‌باشد. حل معادلات اندازه حرکت و انرژی در یک کانال با مقطع ذوزنقه‌ای دارای شیب کم با روشهای پیچیده سعی و خطا یا دیگر روشهای عددی امکان پذیر است. راه حل دیگر استفاده از منحنی نیروی مخصوص- عمق به‌ازای دبی مشخص یا استفاده از جدولها و نمودارهای کمکی است. در این تحقیق، ابتدا معادلات اندازه حرکت و انرژی به معادلات بی‌بعد تبدیل شده‌اند. سپس با استفاده از نتایج حل عددی این معادلات و با آنالیز رگرسیون غیرخطی چندمتغیره، معادلات مستقیمی برای تعیین عمق ثانویه و افت انرژی پرش هیدرولیکی در کانال‌های ذوزنقه‌ای با شیب کم، پیشنهاد شده‌ است. معادلات پیشنهادی دقت بسیار خوبی در محدوده کاربردهای مهندسی دارند و برای محدوده وسیعی از مقادیر دبی، ضریب شکل مقطع و اعداد فرود 1 تا 13 قابل استفاده می‌باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Direct Equations for Sequent Depth and Energy Loss of Hydraulic Jump in Low Slope Trapezoidal Channel

نویسندگان [English]

  • Behnam Shafiee Sabet 1
  • Majid Tavangari 2
  • Gholamabbas Barani 3
  • Mohammad Javad Khanjani 3
1 Faculty Member at University of Gilan, and PhD Student of Hydraulic Structures, Civil Eng. Department, Shahid Bahonar University
2 PhD Student of Hydraulic Structures, Civil Eng. Department, Shahid Bahonar University
3 Professor, Civil Eng. Department, Shahid Bahonar University
چکیده [English]

Design of channels and stilling basins requires knowledge of various elements of hydraulic jump such as discharge, sequent depth, and energy loss. In the case of low slope trapezoidal channel, the solutions of energy and momentum equations involve tedious methods of trial and error. To solve this problem, various methods have evolved in terms of tables, graphs, and nomograms or a set of empirical equations valid only in a specific range. In this study, the energy and momentum equations are first converted to the dimensionless form. Then, nonlinear multiple regression analysis of the data set obtained from numerical solution of equations was used to develop direct explicit empirical equations for post-jump depth and energy loss in a low slope trapezoidal channel. The proposed equations for hydraulic jump elements are of high accuracy and applicable to a wide range of discharge intensity values and initial conditions without any limitations in comparison to other methods attempted so far.

1- Chaurasia, S. R. (2003). “Direct equations for hydraulic jump elements in rectangular horizontal channel.” J. Irrigation and Drainage Eng., 129(4), 291-294.

2- حسینی، س، ح.، و ابریشمی، ج. (1378). هیدرولیک کانالهای باز، انتشارات آستان قدس، چاپ هفتم.

3- Chaudhry, M. H. (1993). Open channel flow, Prentice-Hall, Inc., New York.

4- Chow, V. T. (1959). Open channel hydraulics, McGraw-Hill, Inc., New York.

5- U.S.B.R. (1964). Hydraulic design of stilling basins and energy dissipaters, USBR Pub.

6- Swamee, P. K., and Rathie, P. N. (2004). “Exact solutions for sequent depths problem.” J. Irrigation and Drainage Eng., 130(6), 520-522.

7- Swamee, P. K., and Rathie, P. N. (2005). “Discussion of direct equations for hydraulic jump elements in rectangular horizontal channel by Chaurasia.” J. Irrigation and Drainage Eng., 131 (3), 298-302.

8- Singh, S. K. (2005). “Discussion of direct equations for hydraulic jump elements in rectangular horizontal channel' by Chaurasia.” J. Irrigation and Drainage Eng., 131 (3), 305-310.