پایان نامه با کلید واژگان دبی جریان، قابلیت اندازه گیری، پردازش اطلاعات

دانلود پایان نامه ارشد

ت بر عمق آب شستگی ∆=ρ_s/ρ≈2/65 در نظر گرفته شد.
3) برای بدست آوردن ماکزیمم عمق آب شستگی b/d_50 ≈25-50 در نظر گرفته شد.
4) برای نادیده گرفتن اثر ویسکوزیته آب بر عمق آب شستگی باید Vb/ν7000 باشد.
آنها از یک طوقه به ابعاد w=3b و به ضخامت 5mm که در تراز بستر قرار گرفته بود استفاده کردند. این طوقه هم جریان روبه پایین را تضعیف می کند و چون هم در تراز بستر قرار گرفته است، اثر فرسایشی ورتکس نعل اسبی را کاهش می دهد.در این حالت ابتدا آب شستگی از پایین دست پایه آغاز می شودو در50 دقیقه اول دو شیار44 در پایین دست به طور کامل ایجاد شد. بعد از گذشت 5 ساعت این شیار ها به سمت لبه بالا دست پایه کشیده شدند(شکل2-8). میزان کاهش عمق آب شستگی در این آزمایش 7/28% گزارش شده است.
همچنین تفرج نوروز(2012) اعلام کرد که درصد کاهــش عمق آب شستگی بدست آمده به وسیله مشاهیر و همکاران(2004) و دفانتی و همکاران(2010) نیز مـشابه نتایج وی می باشد و نتیجه بدست آمده بوسیله آلابی(2006) با نتایج وی همخوانی ندارد. او دلایل این امر را این گونه بیان کرد که اگر چه آلابی آزمایش هایش را برای مدت طولانی(40 روز) انجام داد ولی در انتها گودال آب شستگی به محل پایه نرسیده و او در نتیجه ماکزیمم عمق آب شستگی را دور از پایه محاسبه کرده است. همچنین به علت استفاده آلابی از ماسه های ریز (d_50=0/53mm)، در اطراف پایه ناهمواری های موجی شکل بستر تشکیل شدند که خود این امر باعث بروز خطا در محاسبه عمق آب شستگی توسط وی شده است.

شکل2-8:(a شیارهای آغازی که در ده دقیقه اول به وجود آمده اند.b )الگوی سه بعدی ازگودال آب شستگی(واحدها بر حسب mm)
دفانتی و همکاران(2010) تاثیر شدت جریان بر ماکزیمم عمق آب شستگی را بررسی کردند. اگرچه آنها ماکزیمم عمق آب شستگی را در شرایط تعادل اندازه نگرفتند ولی نتایج آنها به نتایج تفرج نوروز و همکاران (2012) نزدیک بود.آنها محدوده شدت جریان 69/0 تا 96/0 را بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که هرچه شدت جریان افزایش می یابد ریسک کشیده شدن گودال آب شستگی به سمت بالا دست پایه بیشتر می شود و گودال آب شستگی در مدت زمان کوتاهتری به بالا دست پایه می رسد. آنها متوجه شدند که اگر شدت جریان در محدوده 69/0 تا 77/0 گودال آب شستگی به بالا دست طوقه نمی رسد و فقط در پایین دست آن قرار می گیرد. با در نظر گرفتن این شرایط نتایج بدست آمده توسط آلابی(2006) قابل اعتماد نمی باشد (U_*/U_(*c) =0/7). به طورکلی برای انجام آزمایش های قابل اعتماد در زمینه طوقه ها باید شرایط مناسب حتما بر قرار باشد.
تفرج نوروز (2012) اعلام کردکه اگر در رابطه ارائه شده بوسیله کـــــومار و دیگـــران (1999) (رابطه 2-9)، شرایط آزمایش های خود را یعنی B = 3 b وH=y_0 قرار دهد، میزان کاهش عمق آب شستگی 33% بدست می آید که با نتیجه بدست آمده بوسیله وی کاملا هم خوانی دارد.
2-12. معرفی چالش ها
به طور کلی فلسفه استفاده از وسایلی مانند طوقهها کاهش عمق آب شستگی به وسیله جلوگیری و یا کاهش مکانیزم های موثر بر آب شستگی می باشد.
بر اساس مطالعات انجام گرفته بر روی مدل های فیزیکی، طوقهها نه تنها عامل موثر در کاهش آب شستگی هستند بلکه در مقایسه با سایر وسایل پیشگیری آب شستگی اقتصادی تر نیز می‌باشند. ذکر این نکته الزامی است که علیرغم تحقیقات متعدد انجام شده در زمینه استفاده از طوقه ها برای جلوگیری از آب شستگی موضعی، استفاده از این تکنیک هنوز نتوانسته است فرآیند آب شستگی را به طورکامل و یا تا حد قابل قبول کاهش دهد لذا ضرورت انجام تحقیقات بیشتر و همچنین انجام نوآوری های جدید در این زمینه به منظور افزایش کارایی طوقه ها توجیه پذیر می باشد.

فصل سوم
روش تحقیق

3-1. مقدمه
یکی از روش های بررسی اثر طوقه ها بر فرآیند آب شستگی موضعی در اطراف پایه ها و تکیه گاه های پل ها روش آزمایش های تجربی و ساخت مدل های فیزیکی می باشد. برای انجام هر آزمایش مدل فیزیکی نیاز به امکانات و تجهیزات خاصی می باشد. وسایل و تجهیزات استفاده شده در آزمایش های انجام شده در این تحقیق را در دیاگرام زیر دسته بندی شده اند:

دیاگرام 3-1: انواع تجهیزات به کار رفته در آزمایش های آب شستگی
همه آزمایش های انجام شده در این تحقیق در بخش تحقیقات رودخانه ایی پژوهشکده حفاظت خاک و آب خیزداری وزارت جهاد انجام شده است.
3-2. کانال
آزمایش های انجام شده در این تحقیق در یک کانال(فلوم) با مقطع مستطیلی شکل به طول 10 متر، عرض 6/0 متر، عمق 45/0 متر و مجهز به سیستم گردش آب انجــــام شــده است. قسمت پایین دست فلوم به طول 5 متر ماسه یکنواخت باd50=0/88 mm و ضخامت 5 سانتی متر ریخته شده است که در داخل آن یک قسمت کار45 تعبیه شده است که طول، عرض و ارتفاع آن به ترتیب 70،60 و 20سانتی متر می باشد و در وسط آن پایه قرار می گیرد. دیواره های فلوم از دو جنس متفاوت ساخته شده است. دیواره سمت چپ ( زمانی که در جهت جریان ایستاده باشیم) آن از جنس بتن و دیواره سمت راست آن از جنس پلکسی گلس46 ساخته شده است که کاملا شفاف بوده و می توان داخل قسمت کار را به خوبی ملاحظه کرد. نمایی از کانال و قسمت کار در شکل3-1 نشان داده شده است. سیستم گردش آب شامل یک پمپ سانتریفیوژی با توان 10 hp و دبی اسمی 50 lit/sec، لوله های انتقال آب و یک شیر تنظیم کننده جریان می باشد. دبی جریان به وسیله یک دریچه مثلثی شکل، پوینت گیج47 و جدولی که مربوط به پمپ است تنظیم می شود. در جدول مذکور دو ستون وجود دارد که در ستون اول دبی و در ستون دوم عددی که باید توسط پوینت گیج نشان داده شود نوشته شده است.

شکل 3-1: نمایی از فلوم و قسمت کار
اگر دبی مورد نظر در محدوده بین دبی های موجود در جدول باشد با استفاده از انترپله خطی عدد مربوط به ارتفاع آن را به دست می آید. نمایی از دریچه مثلثی به همراه پوینت گیج نصب شده بر روی آن در شکل3-2 نشان داده شده است. برای رسیدن به دبی مورد نظر ابتدا با توجه به جدول ارائه شده برای پمپ، عدد مربوط به دبی مورد نظر را که باید به وسیله پوینت گیج نشان داده شود بدست می آید و پوینت گیج برای این عدد تنظیم می شود. بعد از بر قرار کردن جریان داخل کانال، بوسیله شیر تنظیم کننده، دبی جریان به صورت آهسته افزایش می یابد تا هنگامی که سطح آب در روی دریچه مثلثی شکل به نوک پوینت گیج برسد، دبی جریان داخل کانال با دبی مورد نظر یکسان خواهد بود. در طول آزمایش ها می توان با چک کردن سطح آب نسبت به نوک پوینت گیج از برقرار بودن دبی مورد نظر در کانال اطمینان حاصل کرد. شکل 3-3 طرح شماتیک از نحوه چینش وسایل انجام آزمایش را نشان می دهد.

شکل3-2: نمایی از دریچه مثلثی شکل و پوینت گیج نصب شده در بالای آن برای تنظیم دبی جریان

شکل 3-3: طرح شماتیک از چینش وسایل آزمایش
وظیفه پمپ این است که آب را از داخل مخزن شکل (الف3-4)به بالا دست فلوم انتقال دهد و سپس آب خارج شده از پایین دست کانال را دوباره به مخزن برگرداند.
در بالادست قسمت کار، به منظور کاهش سرعت جریان و جلوگیری از فرسایش ذرات بستر در هنگام روشن کردن پمپ، از تراز کف فلوم تا تراز سطح ماسه سنگ های درشت دانه به صورت شیب دار قرار داده شده است و روی سنگ ها با طوری پوشانده شده است تا از حرکت سنگ ها به داخل قسمت کار جلوگیری شود. نمایی از بالادست قسمت کار در شکل (ب3-4) آورده شده است. برای یکنواخت کردن جریان و همچنین جلوگیری از ورود جریان متلاطم به داخل قسمت کار، از یک شبکه چوبی در ورودی بالا دست فلوم استفاده شده است.

الف ب
شکل3-4:الف: نمایی از بالا دست قسمت کار که با طوری پوشیده شده است ب: نمایی از مخزن آب
3-3. سرعت جریان
از یک دستگاه Delft programmable electro magnetic liquid velocity meter برای اندازه گیری سرعت جریان استفاده شده است. این دستگاه از سه قسمت تشکیل شده است: قسمت اول شامل میله سرعت سنج48 باسنسور بیضوی شکل به قطر 11×33 mmکه در انتهای آن چهار سنسور حرکت سنج (باقابلیت اندازه گیری سرعت جریان در دو جهت xوy) تعبیه شده اند می باشد (شکل (ب3-5)). قسمت دوم دستــگاه پردازشـــــــگر و نمایشـــگر اطـــــــلاعات49 می بــــاشد (شکل(الف3-5)) که وظیفه پردازش اطلاعات فرستاده شده از میله سرعت سنج را به عهده دارد. قسمت سوم دستگاه شامل کابل رابط میان سنسور و واحد پردازش می باشد. دقت اندازه گیری سرعت جریان بوسیله این دستگاه cm/sec 1/0 و ماکزیمم سرعت قابل اندازه گیری بــــــه وســـیله آن 2/5 m/secمی باشد. میله سرعت سنج به وسیله یک کابل 5 متری به واحد پردازش و نمایش اطلاعات متصل می شود و از طریق صفحه نمایش قرار گرفته بر روی آن می توان اطلاعات مربوط به جریان را مشاهده کرد. به علت نوسانات سرعت جریان که ناشی از تغییر سرعت پمپ می باشد، سرعت جریان در هر ارتفاع به طور میانگین اندازه گیری می شود. برای این منظور دستگاه به مدت 30 ثانیه سرعت جریان را در هر دو مولفه اندازه گیری می کند و سپس مقدار میانگین هر دو مولفه سرعت را نمایش می دهد. حداکثر فشار و درجه حرارت آب که در آن این دستگاه قابل استفاده می باشد به ترتیب 3 بار و 50 درجه سانتیگراد می باشد.

الف ب
شکل3-5:الف: قسمت پردازش دستگاه سرعت سنج ب:probe دستگاه سرعت سنج

عمق جریان داخل کانال نیز به طور پیوسته به وسیله یک خط کش نصب شده بر روی جداره ساخته شده از جنس پلکسی گلاس کنترل می شود. در تمام آزمایش ها عمق جریان سه برابر قطر پایه یعنیy_0/D=3 و برابر با 15 cm است. همان طور که در فصل دوم بیان شد علت انتخاب این نسبت این است که عمق آب شستگی به عمق جریان بستگی نداشته باشد و فقط تابع قطر پایه باشد و همچنین بتوان از اثر گردابه های سطحی بر ورتکس نعل اسبی صرفنظر کرد.

3-4. ثبت نقطه ماکزیمم آب شستگی و برداشت توپوگرافی گودال آب شستگی
از یک دستگاه Bed profiler با دقت 0/1 mm برای اندازه گیری عمق آب شستگی در فاصـــله 1 سانتیمتری از جلوی پایه(نقطه مبنا ) و همچنین برداشت توپوگرافی گودال آب شستگی در آخر هر آزمایش استفاده شده است. این دستگاه از دو قسمت تشکیل شده است. قسمت اول واحد اندازه گیری وپردازش(شکل(الف3-6)) می باشد که شامل یک میله مدرج و سنسور می باشد. زمانی که دستگاه در حالت عملکرد50 قرار می گیرد میله آن به داخل آب رفته و هنگامیکه به سطح ماسه برخورد می کند متوقف می شود. قسمت دوم قسمت پردازش است که تغییر ولتاژ ناشی از پایین رفتن میله مدرج و رسیدن آن به سطح ماسه را نشان دهد(شکل(ب3-6)). قبل از شروع هر آزمایش ابتدا دستگاه را کالیبره کرده و صفر آن را با سطح بستر اولیه ماسه تنظیم می کنیم تا ولتاژ نشان داده شده بوسیله دستگاه در هر بار پایین رفتن آن ناشی از اختلاف سطح اولیه ماسه و سطح تغییر یافته آن باشد، سپس با داشتن اختلاف ولتاژی که از کالیبره کردن دستگاه بدست آمده می توان عمق پایین رفتن سطح ماسه را با یک تناسب ساده بدست آورد.
در انتهای هر آزمایش به وسیله دستگاه Bed profiler گودال آب شستگی در یک مش مربعی شکل که ابعاد خانه های آن2/5*2/5 cm است برداشت می شود. سپس نقاط برداشت شده وارد نرم افزار سرفر51 می شود تا نمای سه بعدی از گودال آب شستگی هر پایه به همراه ارتفاع نقاط مختلف آن ترسیم شود و بتوانیم اثر طوقه های لبه دار را بر شکل گودال های آب شستگی بررسی کنیم. نرم افزار سرفر یک نرم افزار قدرتمند برای ترسیم و مدل کردن سطوح به صورت دو بعدی و سه بعدی می باشد. این نرم افزار قــــادر است تــــــا مخــــــتصات xyz را به راحتی را به کانتور52، سطح53، بردار، تصویر54، وایرفریم55 تبدیل کند. این نرم افزار مختصات

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلید واژگان شستگي، پايه، جريان، كردند Next Entries پایان نامه با کلید واژگان دانه بندی، مدل سازی