اثر احداث سازه‌های سرریز مستغرق بر ضریب مقاومت جریان در پیچان رود، پایان نامه مهندسي مکانیک | شبیه سازی، برنامه نویسی، پایان نامه

پایان نامه اثر احداث سازه‌های سرریز مستغرق بر ضریب مقاومت جریان در پیچان رود، مهندسی مکانیک

عنوان: پایان نامه اثر احداث سازه‌های سرریز مستغرق بر ضریب مقاومت جریان در پیچان رود، مهندسی مکانیک

رشته:  پروژه پایانی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه: ۹۴

چکیده:
یکی از مهمترین عوامل در جابه جایی ساحل رودخانه، فرسایش در محل قوس خارجی است که نیروی گریز از مرکز با عث می‌گردد تا منطقه ای با سرعت زیاد به سمت ساحل خارجی هدایت و نیز سبب تشکیل جریان ثانویه میگردد. که این عامل باعث فرسایش در محل پاشنه ساحل خارجی وریزش سواحل میگردد. از جمله سازه‌هایی که برای کنترل فرسایش ساحل، در قوس رودخانه استفاده می‌شود سرریزهای مستغرق می‌باشد. جنس این سازه‌ها از مصالح، سنگ، کیسه‌های پرشده باشن و ماسه بستر رودخانه و… می‌باشد که با زاویه مناسب نسبت به بالا دست، در قوس خارجی جهت حفاظت سواحل احداث می‌گردند. در تحقیق حاضر تعداد ۲۷ آزمایش بر روی قوس پیچانرود(مدل پیچانرود سالن رودخانه موسسه تحقیقات آب) تحت شرایط هیدرولیکی و هندسی متفاوت (سازه) انجام شد و تاثیر طول و زاویه سرریزهای مستغرق بر ضرایب مقاومت جریان و همچنین تاثیرنسبت شعاع هیدرولیکی بر ارتفاع سرریز به ضرایب مقاومت جریان مورد مطالعه قرار گرفت که برای این مهم از سه زاویه ۶۰ ،۷۵ و۹۰درجه نسبت به بالا دست جهت احداث سازه‌ها استفاده گردید همچنین در این تحقیق از سه نسبتR/H_w برابر با ۶/۲ ،۸/۲ و۳ و سه نسبت L/B برابر ۴/۰ ،۳/۰ و۲/۰ در حالی که فاصله و ارتفاع سازه‌ها ثابت بودند استفاده گردید. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که با افزایش نسبت طول و زاویه سرریزهای مستغرق، ضرایب زبری مانینگ و فاکتور اصطکاکی کاهش و ضریب زبری شزی افزایش یافته است. همچنین نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش نسبت شعاع هیدرولیکی ضریب زبری مانینگ و فاکتور اصطکاکی افزایش و ضریب زبری شزی کاهش یافته است.
کلمات کلیدی: سرریزهای مستغرق، پیچانرود، ضرایب مقاومت جریان

فهرست مطالب
عنوان
فصل اول: کلیات
۱-۱- مقدمه
۱-۲- ضرورت تحقیق
۱-۳- فرضیه تحقیق
۱-۴- اهداف تحقیق
فصل دوم: مروری بر تاریخچه
۲-۱- مقدمه
۲-۲- تاریخچه
۲-۳- زبری سطح بستر وبدنه
۲-۴- نامنظمی مسیر آبراهه
۲-۵- نامنظمی سطح مقطع آبراهه
۲-۶- شیب طولی آبراهه
۲-۷- اثر عمق جریان
۲-۸- اثر بار معلق و بار بستر
فصل سوم: مواد و روشها
۳-۱- مقدمه
۳-۲- جزئیات مدل فیزیکی
۳-۳- معرفی مشخصات سرریزهای مستغرق
۳-۴- تجهیزات و لوازم آزمایشگاهی
۳-۵- سیستم تامین آب
۳-۶- ابزار اندازه‌گیری دبی جریان
۳-۷- ابزار اندازه گیری تراز سطح آب
۳-۷-۱ سطح سنج آلتراسونیک:
۳-۸- اندازه گیری پروفیل رسوب
۳-۹- نحوه انجام آزمایشات
۳-۹-۱- آزمایشات بدون سرریزهای مستغرق
۳-۹-۲- آزمایشات با وجود سرریزهای مستغرق
۳-۱۰- استخراج داده‌ها
۳-۱۱- آنالیز ابعادی
۳-۱۲- تصاویری از نحوه انجام آزمایشات
فصل چهارم: نتایج و بحث
۴-۱- مقدمه
۴-۲- بررسی تاثیر زاویه سرریزهای مستغرق بر روی ضریب فاکتور اصطکاکی
۴-۳- بررسی تاثیر طول سرریزهای مستغرق بر ضریب فاکتور اصطکاکی در زاویه ۶۰،۷۵ و۹۰ درجه
۴-۴- تاثیر نسبت شعاع هیدرولیکی برارتفاع سرریز به فاکتور اصطکاکی در سه زاویه ۶۰ ، ۷۵ و۹۰ درجه
۴-۴-۱-تاثیر نسبت شعاع هیدرولیکی برارتفاع سرریز به فاکتوراصطکاکی در سه زاویه۶۰ ، ۷۵ و۹۰ درجه
۴-۴-۲-تاثیر نسبت شعاع هیدرولیکی برارتفاع سرریز به فاکتوراصطکاکی در سه نسبت طول به عرض سطح آب
۴-۵- مقایسه ضریب فاکتور اصطکاکی در حالت با و بدون سازه
۴-۶- استخراج رابطه نهایی پیش بینی ضریب فاکتور اصطکاکی با در نظر گرفتن زاویه
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
۵-۱- مقدمه
۵-۲- نتیجه گیری
۵-۳- پیشنهادات
منابع :
فهرست اشکال
عنوان
شکل ۲-۱: شکل ظاهری سرریزهای مستغرق
شکل۳-۱: تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در این تحقیق
شکل ۳-۲: پمپ‌ها
شکل ۳-۳: هد تانک موجود در آزمایشگاه
شکل ۳-۴: شیر فلکه‌های مربوط یه تنظیم دبی جریان
شکل ۳-۵: دریچه موجود در کنترل جریان خروجی
شکل ۳-۶: سرریز مستطیلی جهت اندازه گیری دبی جریان بهمراه اشل
شکل ۳-۷: اشکال مربوط به دستگاه آلتراسونیک
شکل ۳-۸: شکل مربوط به متر لیزری
شکل ۳-۹: تسطیح رسوبات در کانال
شکل ۳-۱۰: انجام آزمایشات با دبی های مورد نظر و برداشت پروفیل سطح آب
شکل ۳-۱۱: استغراق سازه ها
شکل ۳-۱۲: زهکش شدن آب پس از خاموش کردن پمپ ها و برداشت پوفیل رسوب

 
فهرست نمودارها
عنوان
نمودار۴-۱: بررسی تاثیر زاویه بر روی ضریب فاکتور اصطکاکی (نسبت طول۴/۰)
نمودار۴-۲: بررسی تاثیر زاویه بر روی ضریب فاکتور اصطکاکی (نسبت طول۳/۰)
نمودار ۴-۳: بررسی تاثیر نسبت طول بر روی ضریب فاکتور اصطکاکی در زاویه ۹۰ درجه
نمودار ۴-۴: بررسی تاثیر نسبت طول بر روی ضریب فاکتور اصطکاکی در زاویه ۷۵ درجه
نمودار ۴-۵: بررسی تاثیر نسبت طول بر روی ضریب فاکتور اصطکاکی در زاویه ۶۰ درجه
نمودار ۴-۶: بررسی نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی فاکتور اصطکاکی( نسبت طول ۴/۰)
نمودار ۴-۷: بررسی نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی فاکتور اصطکاکی( نسبت طول ۳/۰)
نمودار ۴-۸: تاثیر نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی فاکتور اصطکاکی در زاویه ۹۰ درجه
نمودار ۴-۹: تاثیر نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی فاکتور اصطکاکی در زاویه ۷۵ درجه
نمودار ۴-۱۰: تاثیر نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی فاکتور اصطکاکی در زاویه ۶۰ درجه
نمودار ۴-۱۱: مقایسه ضریب فاکتوراصطکاکی درحالت با و بدون سازه به عنوان نمونه درنسبت طول ۴/۰
نمودار ۴-۱۲: مقایسه ضریب فاکتوراصطکاکی درحالت با و بدون سازه به عنوان نمونه درزاویه ۹۰ درجه
نمودار ۴-۱۳: مقادیر ضریب اصطکاکی اندازه گیری شده و مقادیر برآورد شده با رابطه(۴-۱)
نمودار ۵-۱: بررسی تاثیر زاویه بر روی ضریب زبری مانینگ در نسبت طول ۴/۰
نمودار ۵-۲: بررسی تاثیر زاویه بر روی ضریب زبری مانینگ در نسبت طول ۳/۰
نمودار ۵-۳: بررسی تاثیر نسبت طول بر روی ضریب زبری مانینگ در زاویه ۹۰ درجه
نمودار ۵-۴: بررسی تاثیر نسبت طول بر روی ضریب زبری مانینگ در زاویه ۷۵ درجه
نمودار ۵-۵: بررسی تاثیر نسبت طول بر روی ضریب زبری مانینگ در زاویه ۶۰ درجه
نمودار ۵-۶: بررسی نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی ضریب مانینگ (نسبت طول۴/۰)
نمودار ۵-۷: بررسی نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی ضریب مانینگ (نسبت طول۳/۰)
نمودار ۵-۸: بررسی نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی ضریب مانینگ در زاویه ۹۰ درجه
نمودار ۵-۹: بررسی نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی ضریب مانینگ در زاویه ۷۵
نمودار ۵-۱۰: بررسی نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی ضریب مانینگ در زاویه ۶۰
نمودار ۵-۱۱: بررسی تاثیر زاویه بر روی ضریب زبری شزی در نسبت طول ۴/۰
نمودار ۵-۱۲: بررسی تاثیر زاویه بر روی ضریب زبری شزی در نسبت طول ۳/۰
نمودار ۵-۱۳: بررسی تاثیرنسبت طول بر روی ضریب زبری شزی در زاویه ۹۰ درجه
نمودار ۵-۱۴: بررسی تاثیرنسبت طول بر روی ضریب زبری شزی در زاویه ۷۵ درجه
نمودار ۵-۱۵: بررسی تاثیرنسبت طول بر روی ضریب زبری شزی در زاویه ۶۰ درجه
نمودار ۵-۱۶: بررسی نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی ضریب زبری شزی ( نسبت طول ۴/۰)
نمودار ۵-۱۷: بررسی نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی ضریب زبری شزی ( نسبت طول ۳/۰)
نمودار ۵-۱۸: بررسی نسبت شعاع هیدرولیکیبر روی ضریب شزی در زاویه ۹۰ درجه
نمودار ۵-۱۹: بررسی نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی ضریب شزی در زاویه ۷۵ درجه
نمودار ۵-۲۰: بررسی نسبت شعاع هیدرولیکی بر روی ضریب شزی در زاویه ۶۰ درجه
فهرست جداول
عنوان
جدول ۲-۱: مقادیر n در فرمول گاتگلیه و گوتر
جدول ۲-۲: مقادیر ضریب Cb در فرمول بازین
جدول ۲-۳: بعضی از روابط ضریب زبری مانینگ به صورت تابعی از قطر ذرات
جدول ۲-۴: طبقه بندی جریان بر مبنای نسبت استغراق نسبی
جدول ۲-۵: مشخصات دانه بندی مصالح آزمایش برحسب میلیمتر
جدول ۲-۶: مشخصات رسوب استفاده شده در تحقیق لین (۱۹۹۱)
جدول ۳-۱: پارامترها و متغیرهای مربوط به آزمایشات
جدول ۴-۱: ارقام نسبت ضریب زبری مانینگ، شزی و فاکتور اصطکاکی در اثر احداث سرریز‌های مستغرق
جدول ۴-۲: مشخصات آزمایشات انجام شده در این تحقیق

مقدمه
یکی از مهمترین و اساسی‌ترین مسائلی که باید در آنالیز هیدرولیکی جریان مورد توجه قرار گیرد، شناخت ارزیابی صحیح مقاومت جریان است. در حقیقت مقاومت هیدرولیکی، عمل و کاری است که بستر کانال در جهت مخالف جریان انجام می‌دهد و واضح است که افزون بر کاهش سرعت جریان، سبب اتلاف انرژی هم خواهد شد. از این رو جریان سیال واقعی همیشه تحت تأثیر مقاومت جریان قرار خواهد گرفت. از طرف دیگر اگر به معادلات حاکم بر جریان در شرایط مختلف پایدار و ناپایدار بدقت بنگریم، در می‌یابیم که این عامل مهم بصورت یک ضریب در معادلات متجلی شده است. امروزه ضرایب مقاومت جریان در سه شکل n مانینگ، f ویسباخ و c شزی خلاصه می‌شوند .
ضریب زبری به عوامل زیادی بستگی دارد و در تعیین آن باید این عوامل را مدنظر قرار داد. یکی از این عوامل وجود سازه‌های گوناگون از جمله سرریزهای مستغرق که جهت حفاظت ساحل به کار می‌رود. با توجه به اینکه درمورد تأثیر احداث سر ریزهای مستغرق بر ضریب زبری تحقیقی صورت نگرفته لذا اقدام به انجام این تحقیق صورت پذیرفت.

این پایان نامه با آیین نامه نحوه نگارش و تدوین پایان نامه تهیه شده و آماده ارائه میباشد.