در تقاطع­­های راست گوشه سه شاخه یا چهار شاخه کانال­های روباز، مطالعه جدایی جریان بسیار حائز اهمیت می­باشد. برخی پارامترهای موثر در این زمینه نسبت دبی ورودی و عمق جریان می­باشد که در این تحقیق تاثیر نسبت دبی ورودی و نسبت ارتفاع سرریزها (عمق جریان) در الگوی جریان و ابعاد ناحیه جداشدگی به صورت عددی شبیه­سازی شده است. بررسی نتایج مدل عددی نشان داد که مدل k-ω بیشترین مطابقت را با نتایج آزمایشگاهی دارد، به طوریکه میزان خطای شبیه­سازی کمتر از 20% بود. ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال­­های اصلی و فرعی با نسبت دبی ورودی رابطه مستقیم داشت. همچنین با افزایش ارتفاع سرریزهای خروجی، عمق جریان افزایش یافت و منجر به کاهش ابعاد ناحیه جداشدگی شد. مطابق نتایج عددی، ابعاد ناحیه جداشدگی در راستای قائم از کف کانال به سطح آب افزایش یافت، به­طوری­که برای نسبت دبی 6/0 و نسبت ارتفاع سرریز 377/0، طول ناحیه جداشدگی در کف کانال، فاصله 1/0 متر از کف و در سطح آب به ترتیب در حدود 60 سانتیمتر، 75 سانتیمتر و 85 سانتیمتر بود. بنابراین از سطح آب به سمت کف کانال طول ناحیه جداشدگی در حدود 29% کاهش یافت.

در تقاطع­­های راست گوشه سه شاخه یا چهار شاخه کانال­های روباز، مطالعه جدایی جریان بسیار حائز اهمیت می­باشد. برخی پارامترهای موثر در این زمینه نسبت دبی ورودی و عمق جریان می­باشد که در این تحقیق تاثیر نسبت دبی ورودی و نسبت ارتفاع سرریزها (عمق جریان) در الگوی جریان و ابعاد ناحیه جداشدگی به صورت عددی شبیه­سازی شده است. بررسی نتایج مدل عددی نشان داد که مدل k-ω بیشترین مطابقت را با نتایج آزمایشگاهی دارد، به طوریکه میزان خطای شبیه­سازی کمتر از 20% بود. ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال­­های اصلی و فرعی با نسبت دبی ورودی رابطه مستقیم داشت. همچنین با افزایش ارتفاع سرریزهای خروجی، عمق جریان افزایش یافت و منجر به کاهش ابعاد ناحیه جداشدگی شد. مطابق نتایج عددی، ابعاد ناحیه جداشدگی در راستای قائم از کف کانال به سطح آب افزایش یافت، به­طوری­که برای نسبت دبی 6/0 و نسبت ارتفاع سرریز 377/0، طول ناحیه جداشدگی در کف کانال، فاصله 1/0 متر از کف و در سطح آب به ترتیب در حدود 60 سانتیمتر، 75 سانتیمتر و 85 سانتیمتر بود. بنابراین از سطح آب به سمت کف کانال طول ناحیه جداشدگی در حدود 29% کاهش یافت.

دراین تحقیق مشخصات جریان در تقاطع کانال چهار شاخه بازاویه 90 درجه با دو ورودی و خروجی با استفاده از نرم افزارFLOW 3D شبیه سازی شده است. تأثیر پارامترهای نسبت دبی ورودی فرعی به ورودی اصلی، عدد فرود کانال ورودی اصلی، ارتفاع سرریزها بر روی نسبت دبی خروجی کانال اصلی به ورودی اصلی و پروفیل طولی سطح آب در محل تقاطع مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند. مقایسه ی نتایج نشان داد مدل عددی قابلیت خوبی در شبیه سازی دبی جریان در کانال خروجی اصلی و فرعی دارد، به طوری که RMSE و NRMSE در کانال اصلی خروجی به ترتیب 00047/0 متر مکعب بر ثانیه و 357/3% و در کانال فرعی خروجی 000483/0 متر مکعب بر ثانیه و 834/4% بود. در یک نسبت دبی ثابت، هرچه ارتفاع سرریز خروجی کمتر باشد عدد فروددر کانال ورودی بیشتر است. همچنین مقایسه ی نتایج آزمایشگاهی و عددی برای پروفیل های سطح آب تطابق خوبی باهم نشان داد. برای یک ارتفاع سرریز ثابت با رسیدن جریان به محل تقاطع، پروفیل سطح آب در این محل کاهش یافته و با گذر از محل تقاطع و ورود جریان به داخل کانال خروجی اصلی، پروفیل جریان روند افزایشی داشت، به طوری که RMSE و NRMSE برای پروفیل سطح آب در کانال اصلی به ترتیب 036884/0 متر و 75/15% و در کانال فرعی به ترتیب 04891/0 متر و 996/1% بود. همچنین با افزایش نسبت دبی ورودی، نوسانات سطح آب در محل تقاطع افزایش یافت، در حالی که با افزایش ارتفاع سرریزها، نوسانات سطح آب در محل تقاطع کاهش یافت.

مقدمه: یکی از مشکلات موجود در محل تقاطع کانال ها توسعه ناحیه جداشدگی در کانال های پایین دست محل تقاطع می-باشد. ایجاد ناحیه جداشدگی نقش مهمی در تعیین محل سازه های هیدرولیکی پایین دست داشته و افزایش ابعاد آن، کاهش سطح مقطع جریان را به دنبال دارد. با توجه به اثرات توسعه ناحیه جداشدگی، مطالعه در این زمینه همواره مورد توجه محققین قرار داشته است. در این تحقیق تاثیر عواملی نظیر نسبت دبی ورودی، ارتفاع سرریزهای خروجی و ارتفاع کف کانال های ورودی بر روی ابعاد ناحیه جداشدگی در تقاطع چهار شاخه 90 درجه با جریان زیربحرانی مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش ها: آزمایش ها در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تبریز انجام شد. مدل آزمایشگاهی از یک کانال اصلی به طول 8.4 متر و کانال فرعی به طول 4.4 متر تشکیل شده که ارتفاع و عرض کانال ها به ترتیب 50 و 40 سانتیمتر بود. زاویه بین دو کانال 90 درجه و شیب کف آن ها صفر در نظر گرفته شد. در این تحقیق تاثیر پارامترهای هندسی و هیدرولیکی مختلف نظیر ارتفاع سرریزهای کانال های خروجی، تراز کف کانال فرعی و نسبت دبی ورودی بر روی مشخصات ناحیه جداشدگی در کانال های خروجی در تقاطع 90 درجه با دو کانال ورودی و دو کانال خروجی به صورت آزمایشگاهی بررسی شد. در آزمایش ها به منظور بررسی الگوی جریان و همچنین اندازه گیری ابعاد ناحیه جداشدگی از تزریق ماده رنگی، خاک اره، خط کش و متر استفاده شد.نتایج و بحث: نتایج آزمایش ها نشان داد که با افزایش نسبت دبی ورودی ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال های خروجی افزایش می یابد به طوری که حداقل تغییرات (نسبت طول ناحیه جداشدگی در کانال اصلی به عرض کانال) Lx/bxo در حدود 45 درصد بود. کاهش ارتفاع سرریزهای خروجی نیز سبب افزایش ابعاد ناحیه جداشدگی در دو کانال خروجی شد. با افزایش ارتفاع کف کانال های فرعی، ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال خروجی اصلی افزایش یافته که محدوده تغییرات Lx/bxo بین 0.8 تا 2.75 بود در صورتی که ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال خروجی فرعی کاهش یافته و محدوده تغییرات (نسبت طول ناحیه جداشدگی در کانال فرعی به عرض کانال) Ly/bxo بین 0.2- 2 بود. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش نسبت ارتفاع سرریز انتهای کانال فرعی به ارتفاع سرریز انتهای کانال اصلی ابعاد ناحیه جداشدگی در هر دو کانال اصلی و فرعی خروجی افزایش می یابد به طوری که محدوده تغییرات (طول ناحیه جداشدگی به عرض کانال) Ls/bxo به ترتیب بین 0.2-1.4 و 0.2 -2 بود. با وجود تغییر ابعاد ناحیه جداشدگی به ازای شرایط جریان متفاوت نسبت عرض به طول ناحیه جداشدگی در دو کانال خروجی اصلی و فرعی ثابت و مقدار آن به ترتیب برابر با 0.16و 0.25 بود. در نهایت معادلات رگرسیونی برای محاسبه ابعاد ناحیه جداشدگی ارائه شدند به طوری که نتایج آن ها مطابقت خوبی را با یکدیگر نشان داد.نتیجه گیری: در این تحقیق تاثیر نسبت دبی ورودی، ارتفاع سرریزهای انتهای کانال ها و ارتفاع کف کانال های فرعی بر روی ابعاد ناحیه جداشدگی در تقاطع 90 درجه کانال های روباز بررسی شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که با افزایش نسبت دبی ورودی و ارتفاع سرریزهای انتهایی، ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال خروجی اصلی و فرعی افزایش می یابد. با افزایش ارتفاع کف کانال فرعی ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال اصلی افزایش یافت اما این ابعاد در کانال خروجی فرعی با کاهش همراه بود. همچنین با افزایش نسبت (نسبت ارتفاع سرریزخروجی فرعی به اصلی) cy/cx ابعاد ناحیه جداشدگی در دو کانال خروجی افزایش یافت.

یکی از بخش های مهم سیستم های انتقال آب شهری و کشاورزی تقاطع کانال ها می باشد. در این تحقیق تاثیر پارامترهای مختلفی نظیر نسبت دبی ورودی، ارتفاع کف کانال های فرعی و ارتفاع سرریزهای انتهای کانال های خروجی بر روی مشخصات جریان زیربحرانی در تقاطع چهار شاخه کانال های روباز 90 درجه با دو ورودی و دو خروجی به صورت آزمایشگاهی بررسی شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که با افزایش نسبت دبی ورودی، بالا آمدن ارتفاع کف کانال های فرعی و افزایش ارتفاع سرریزهای انتهایی بر میزان دبی خروجی از کانال اصلی افزوده می شود. با افزایش نسبت دبی ورودی و کاهش ارتفاع سرریزهای انتهایی، نوسان پروفیل سطح آب در محل تقاطع بیشتر شد، درحالی که تغییر ارتفاع کف کانال های فرعی تاثیری در نوسانات سطح آب در محل تقاطع نداشت. همچنین برخورد دو جریان ورودی سبب تغییر شکل پروفیل سرعت در کانال های ورودی شد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در تحقیق حاضر برای افزایش شکل پذیری در قاب های مهاربندی هم محور ضربدری، استفاده از فیوز خمشی چهارضلعی در محل تقاطع مهاربندها پیشنهاد شده است. اساس کارکرد المان پیشنهادی، عملکرد آن به عنوان یک المان فیوز و ایجاد رفتار بهتر در المان های مهاربندی است. در بخش اول برای دستیابی به ابعاد مناسب، محدوده متنوعی از ابعاد فیوز و رفتار مدل های ساخته شده، از لحاظ مقاومت با تنش تسلیم مربوط به فولاد نرمه ی ساختمانی در نرم افزار ABAQUS مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده بیانگر آنست که با افزایش ابعاد باز شوی بکار رفته میزان نیروی حداکثر و سختی سازه کاهش می یابد. نسبت مقدار سختی جانبی برای بازشوی 3% نسبت به مهاربندی ضربدری برابر 44 درصد، برای بازشوی 5% نسبت به مهاربندی ضربدری برابر 44 درصد و برای بازشوی 10% نسبت به مهاربندی ضربدری برابر 20 درصد است. در بخش دوم مطالعات صورت گرفته، ابتدا در نرم افزار ETABS قاب دو بعدی با استفاده از مهاربند ضربدری طراحی شده و سپس سه مدل قاب دو بعدی پانزده طبقه با درصدهای بازشوی 3، 5 و 10 درصد جایگزین شده در نرم افزار OpenSees با المان پیشنهادی و تحت تحلیل بارافزون و دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی با کمک رکوردهای حوزه نزدیک و دور از گسل قرار گرفته اند (منظور از بازشوی 3% این است که مساحت فیوز چهار ضلعی تعبیه شده در وسط مهاربند ضربدری برابر 3% حاصلضرب دهانه در ارتفاع طبقه می باشد). نتایج تحلیل های دینامیکی تاریخچه زمانی بیانگر آنست که برای زلزله های حوزه نزدیک میانگین نسبت برش پایه برای بازشوهای 3%، 5% و 10% نسبت به مهاربندی ضربدری به ترتیب برابر72%، 40% و 26% است. این مقادیر برای حوزه دور به ترتیب برابر 72%، 38% و 24% است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.