1 / 49

دکتر رجبی

هیدرولیک کانالهای باز. Open Channel Hydraulics. دکتر رجبی. منبع و فصل های مصوب:. فصل بندی مباحث. فصل اول : کلیات و مفاهیم اولیه فصل دوم : اصل انرژی درکانالهای باز فصل سوم : اصل اندازه حرکت درکانالهای باز فصل چهارم : جریانهای یکنواخت درکانالهای باز

julius
Download Presentation

دکتر رجبی

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. هیدرولیک کانالهای باز Open Channel Hydraulics دکتر رجبی

  2. منبع و فصل های مصوب:

  3. فصل بندی مباحث • فصل اول : کلیات و مفاهیم اولیه • فصل دوم : اصل انرژی درکانالهای باز • فصل سوم : اصل اندازه حرکت درکانالهای باز • فصل چهارم : جریانهای یکنواخت درکانالهای باز • فصل پنجم: جریانهای متغییر تدریجی درکانالهای باز • فصل ششم: سازه های کنترل کننده جریان

  4. نحوه تخصیص نمرات الف) نیم ترم ب) کوییز پایان فصل 3 نمره 3 نمره

  5. فصل اول: مفاهیم اساسی جریان سیالات • مفاهیم: انواعجریانبا توجه به معیار زمان • جریان دائمی (ماندگار) Steady Flow در هر مقطع جریان (x=const) • جریان غیردائمی Unteady Flow در هر مقطع جریان (x=const)

  6. فصل اول: مفاهیم اساسی جریان سیالات • جریان آزاد (یک مرز جریان -سطح آزاد- در تمام مسیر در معرض فشار اتمسفر –فشار ثابت) و تحت فشار (تمام مایع درون یک مرز بسته) • انرژی کل مقطع: • خط تراز انرژی: انرژی کل در مسیر) • خط تراز هیدرولیکی

  7. فصل اول: مفاهیم اساسی جریان سیالات • انواع جریان با توجه به معیار مکان (فضا) • جریان یکنواخت Uniform Flow در هر لحظه زمانی ثابت (t=const) • جریان غیر یکنواختVaried Flow در هر لحظه زمانی ثابت (t=const) • جریان متغیر تدریجی Gradually V.F.انحنای خطوط جریان کم است. • جریان متغیر ناگهانی Rapidly V.F. (پرش هیدرولیکی) • جریان متغیر مکانی Spatially V.F.اضافه یا کم شدن دبی جریان آب

  8. فصل اول: مفاهیم اساسی جریان سیالات • تقسیم بندی جریان در کانال های باز • جریان دائمی • یکنواخت : • متغیر تدریجی : پس زدگی در پشت دریچه کشویی کانال، بند و یا سد • متغیر ناگهانی : پرش هیدرولیکی • متغیر مکانی: جریان سرریز سد با دبی ثابت از لبه سرریز به کانال جانبی اصلی • جریان غیر دائمی • یکنواخت : نداریم • متغیر تدریجی : عبور سیل از رودخانه • متغیر ناگهانی : جزر و مد در رودخانه – بستن ناگهانی دریچه کشویی کانال • متغیر مکانی: لبریز شدن موج سیلاب در هنگام عبور موج سیلاب از کنار رودخانه

  9. فصل اول: مفاهیم اساسی جریان سیالات

  10. فصل اول: کانال های باز و مشخصات هندسی مقاطع آنها • تقسیم بندی کانال ها • مصنوعی یا طبیعی • منشوری یا غیر منشوری (سطح مقطع و شیب) • کانالهای با جداره ثابت و متحرک (فرسایش) • انواع مقاطع کانالهای باز • مقطع ذوزنقه ای (شیب کناره موجب پایداری در برابر لغزش) حالات خاص : مستطیلی و مثلثی • مقطع دایره ای (سیستم جمع آوری فاضلاب) • مقطع سهمی شکل

  11. فصل اول: کانال های باز و مشخصات هندسی مقاطع آنها • مشخصات هندسی مقاطع کانال ها • عمق جریان • سطح مقطع جریان (سطح مقطع در صفحه عمود بر جهت عمومی جریان) • عرض سطح آزاد • پیرامون مرطوب • شعاع هیدرولیکی • عمق هیدرولیکی • فاکتور سطح در محاسبه مقطع بحرانی • انواع کانالهای مصنوعی –کانال: آبراهه طولانی با شیب ملایم، -تبدیل -کانال پایه دار(فلوم): ساخته شده از چوب و ... –تندآبراه(شوت): شیب کف تند - شیب شکن: شوت برای اختلاف ارتفاع کم – آبرو(کالورت): عبور آب از زیر جاده و..

  12. فصل اول: وضعیت جریان در کانالهای باز • تاثیر نیروی ثقل (در مقایسه با نیروی شتابدهنده): • جریان زیر بحرانی (سرعت کم و عمق زیاد) • جریان فوق بحرانی (سرعت زیاد و عمق کم ) • جریان بحرانی • بطور کلی جریان در کانالها آشفته است، تاثیر لزجت اندک بوده و ضریب اصطکاک مستقل از عددرینولدز و صرفا تابعی از زیری نسبی است. در عین حال به نیروی ثقل (عدد فرود) نقش مهمی در معادلات بدست آمده در جریان آب در کانال دارد. • مدلسازی فیزیکی جریان با سطح آزاد بر پایه عدد فرود است.

  13. فصل اول: وضعیت جریان در کانالهای باز • تاثیر نیروی لزجت (در مقایسه با نیروی شتابدهنده): • جریان آرام (لایه ای) –قانون لزجت نیوتن حاکم است. • جریان انتقالی • جریان آشفته (متلاطم) لزجت گردابه ای اضافه می شود. اگر از دید ماکروسکوپی سرعت متوسط جریان در یک نقطه بر حسب زمان ثابت باشد جریان دائمی است. رژیم جریان: • رژیم زیر بحرانی - آرام • رژیم زیر بحرانی - آشفته • رژیم فوق بحرانی - آرام • رژیم فوق بحرانی - آشفته

  14. فصل اول: وضعیت جریان در کانالهای باز • در یک کانال مستطیلی عریض آبی با دمای 20 درجه در جریان است. امکان ایجاد رژیم جریان آرام؟ • حل:

  15. فصل اول: وضعیت جریان در کانالهای باز • در یک کانال ذوزنقه ای آبی به صورت یکنواخت با دبی m3/s 8.5در جریان است. اگر عمق جریان m 1.22 باشد رژیم جریان؟ • حل: رژیم زیر بحرانی - آشفته

  16. فصل اول: توزیع سرعت در کانالها • ترسیم منحنی های هم سرعت جهت تعیین سرعت در کانالها (زبری جداره، سطح آزاد و مقطع نامنظم) • مقدار سرعت در جداره صفر است و با دور شدن از آن افزایش می یابد. • گرادیان سرعت در مجاورت مرزها شدیدتر است. • سرعت ماکزیمم در هر مقطع قائم • در نزدیکی سطح آزاد آب و در فاصله 0.05تا 0.25 عمق جریان ازسطح آزاد آب اتفاق می افتد (جریانهای ثانویه) • سرعت متوسط در مقطع قائم بصورت تجربی - اگر عمق جریان کم باشد

  17. فصل اول: توزیع سرعت در کانالها • دبی کل • سرعت در سطح آزاد آب • : Kتابع شکل مقطع (0.8<K<0.95) • مثال:نشان دهید قانون لگاریتمی سرعت در کانالهای مستطیلی عریض با هماهنگی دارد.

  18. فصل اول: توزیع سرعت در کانالها • مثال:نشان دهید قانون لگاریتمی سرعت در کانالهای مستطیلی عریض با رابطه زیر هماهنگی دارد.

  19. فصل اول: توزیع فشار در کانالها • توزیع فشار در جریان های یکنواخت • توزیع فشار در جریان های متغیر تدریجی: فرض فشار هیدرواستاتیک حاکم است

  20. فصل اول: توزیع فشار در کانالها • توزیع فشار در جریان های با انحنا در صفحه قائم(محدب)

  21. فصل اول: توزیع فشار در کانالها • توزیع فشار در جریان های با انحنا در صفحه قائم(مقعر)

  22. فصل اول: توزیع فشار در کانالها • مساله: با فرض عمق جریان ثابت و سرعت یکنواخت Vپیش از انحنا، رابطه ای برای تغییر فشارنسبت به عمق بر حسب بیان کنید

  23. فصل اول: بررسی معادلات حاکم بر حرکت سیالات • تحلیل یک بعدی جریان: بر مبنای سرعت متوسط مقطع و در نظر نگرفتن تغییرات عرضی سرعت. در هر مقطع از جریان سرعت و فشار ثابت است. • حجم کنترل: حجمی از سیال که موقعیت و شکل آن در فضا در نظر گرفته میشود. • رابطه پیوستگی: m(جرم) ورودی به حجم کنترل در واحد زمان- m(جرم) خروجی از حجم کنترل در واحد زمان= تغییر m(جرم) در داخل حجم کنترل در واحد زمان • رابطه اندازه حرکت: برآیند نیروهای خارجی وارد بر جرم داخل حجم کنترل در واحد زمان(وزن، فشار یا نیروهای سطحی)= تغییرات اندازه حرکت در داخل حجم کنترل در واحد زمان(جریان غیردائمی ناشی از شتاب موضعی ذرات)+ تغییرات اندازه حرکت بر روی سطوح کنترل در واحد زمان( در جریان دائمی و غیردائمی ناشی از شتاب جابجایی ذرات سیال) • رابطه انرژی: انرژی خروجی از حجم کنترل در واحد زمان= انرژی ورودی به حجم کنترل در واحد زمان+ افت انرژی در واحد زمان

  24. فصل اول: کاربرد روابط حاکم بر حرکت سیالات درجریان در کانالهای باز • رابطه پیوستگی: m(جرم) ورودی به حجم کنترل در واحد زمان- m(جرم) خروجی از حجم کنترل در واحد زمان= تغییر m(جرم) در داخل حجم کنترل در واحد زمان با فرض جریان دائمی برای کانال

  25. فصل اول: کاربرد روابط حاکم بر حرکت سیالات درجریان در کانالهای باز • رابطه پیوستگی: با فرض جریان غیر دائمی برای کانال

  26. فصل اول: کاربرد روابط حاکم بر حرکت سیالات درجریان در کانالهای باز • رابطه اندازه حرکت: برآیند نیروهای خارجی وارد بر جرم داخل حجم کنترل در واحد زمان(وزن، فشار یا نیروهای سطحی)= تغییرات اندازه حرکت در داخل حجم کنترل در واحد زمان + تغییرات اندازه حرکت بر روی سطوح کنترل در واحد زمان • : ضریب تصحیح اندازه حرکت که از نسبت اندازه حرکت بر مبنای سرعت حقیقی به اندازه حرکت بر مبنای سرعت نسبی بدست آمده

  27. فصل اول: کاربرد روابط حاکم بر حرکت سیالات درجریان در کانالهای باز • رابطه انرژی: انرژی خروجی از حجم کنترل در واحد زمان= انرژی ورودی به حجم کنترل در واحد زمان+ افت انرژی در واحد زمان • ضریب تصحیح انرژی : نسبت انرژی جنبشی بر مبنای توزیع سرعت حقیقی به انرژی جنبشی بر مبنای سرعت نسبی بدست آمده

  28. فصل اول: بررسی توابع توزیع سرعت در مقطع جریان • ضرایب تصحیح انرژی جنبشی و اندازه حرکت تحت تاثیر عوامل توزیع سرعت در مقطع جریان هستند و از روابط تجربی و تعیین می شوند. مقاطع مرکب (رودخانه ها)

  29. ٍExample:

  30. ٍExample:

  31. ٍExample:

  32. ٍExample:

  33. ٍExample:

  34. ٍExample:

  35. ٍExample:

  36. ٍExample:

  37. ٍExample:

  38. ٍExample:

  39. ٍExample:

  40. ٍExample:

  41. ٍExample:

  42. ٍExample:

  43. ٍExample:

  44. ٍExample:

  45. ٍExample:

  46. ٍExample:

More Related