نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

بررسی آزمایشگاهی ضرایب معادل رابطه فورشهایمر در محیط غیرهمگن عمودی جریان غیردارسی در مصالح سنگریزه‌ای

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
1 ابهر خیابان 17 شهریور پلاک9
2 زنجان دانشگاه زنجان
3 دانشگاه آزاد ابهر
چکیده
رفتار جریان غیردارسی درون مصالح سنگریزه‌ای به مشخصات فیزیکی سنگدانه، خواص سیال و ویژگی‌های جریان بستگی دارد. جریان غیردارسی درون محیط‌های غیرهمگن نیز به مشخصات فیزیکی هر یک از اجزاء تشکیل دهنده محیط مذکور وابسته بوده و ضرایب رابطه فورشهایمر معادل کل محیط غیرهمگن، تابعی از ضرایب مذکور هر یک از اجزاء محیط می‌باشد. پژوهش حاضر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه زنجان در کانالی به طول ۵ متر و عرض ۳۰ سانتی متر و ارتفاع ۳۰ سانتی‌متر برای سه دانه بندی ریز،متوسط ودرشت سنگدانه‌هاانجام شده است. برای این منظور آزمایشات به تعداد 90 مورد در دبی های مختلف و شرایط همگن وغیرهمگن عمودی انجام شده است.روابط ضرایب معادل فورشهایمر محیط غیرهمگن عمودی ازسه روش مختلف برپایه رابطه بین سرعت وگرادیان هیدرولیکی تعیین شده است.درروش اول بامساوی قراردادن مجموع افت‌های هریک ازاجزای محیط باکل افت محیط غیرهمگن،درروش دوم با مساوی قرار دادن مقادیر نیروی اصطکاک هر یک از اجزا با کل نیروی اصطکاک و روش سوم که به صورت رابطه تجربی برآوردگردید و به روابط متفاوتی توسعه داده شده است. ازآنجاکه رابطه دارسی فقط درجریان آرام اعتبار دارد، در نتیجه طبق آزمایشات انجام شده درپژوهش حاضر وعدم اعتبار رابطه دارسی،جریان همواره آشفته می باشد. بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهدکه میانگین خطای ضریب a در روش‌های اول، دوم وسوم به ترتیب 32/87، 91/87 و 41/48 درصد ومیانگین خطای ضریب bدر روش‌های اول،دوم و سوم به ترتیب 78/34، 31/32 و 24/33 درصد بوده است. میانگین خطای نسبی گرادیان هیدرولیکی برآوردشده باروش‌های اول،دوم و سوم به ترتیب 8، 77/8 و 7/5 درصد خواهد بود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ahmed, N. & Sunada, D.K. (1969). Nonlinear flow in porous media. J Hydraul Div, 95(6),1847–1858.
Bari, R. & Hansen, D. (2002). Application of gradually-varied flow algorithms to simulate buried streams. J Hydraul Res, 40(6), 673–683.
Bazargan, J. & Shoaei, SM. (2006). Discussion of ‘‘Application of gradually varied flow algorithms to simulate buried streams.’’ IAHR J Hydraulic Res, 44(1), 138–141.
Chau, K.W. (2007). A split-step particle swarm optimization algorithm in river stage forecasting. J Hydrol, 34, 131–135
Chaudhry, M.H. (2007). Open-channel flow. Second Edition, Springer Science & Business Media.
Chow, V. (1959). Open channel hydraulics. McGraw-Hill Book Company, New York.
Forchheimer, P.H. (1901). Wasserbewegun Durch Boden. Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure, 49, 1736-1749, 50, 1781-1788.
Hansen, D., Garga, V.K. & Townsend, D.R. (1995). Selection and application of a one-dimensional non-Darcy flow equation for two-dimensional flow through rockfill embankments. Can Geotech J, 32(2), 223–232.
Hosseini, S.M. (1997). Development of an unsteady non-linear model for flow through coarse porous media. Ph.D. Thesis. Dissertation University of Guelph. Canada.
Hosseini, S.M. & Joy, D.M. (2007). Development of an unsteady model for flow through coarse heterogeneous porous media applicable to valley fills. Int J River Basin Manag, 5(4), 253–265.
Leps, T.M. (1973). Flow through rockfill, Embankment-dam engineering: Casagrande volume, Hirschfeld, R.C. and Poulos, S.J. (Eds.), John Wiley & Sons.
Norouzi, H. & Bazargan, J. (2021). Effects of uncertainty in determining the parameters of the linear Muskingum method using the particle swarm optimization (PSO) algorithm. Journal of Water and Climate Change, 12(5), 2055-2067.
Norouzi, H., Bazargan, J., Azhang, F. & Nasiri, R. (2021). Experimental study of drag coefficient in non-darcy steady and unsteady flow conditions in rockfill. Stochastic Environ Res Risk Assess, 36, 543–562.
Norouzi, H. & Bazargan, J. (2020). Calculation of hydraulic gradient in horizontal non-homogeneous drained materials using particle swarm optimization (PSO) algorithm. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 14(4), 1152-1163. (In Persian)
Norouzi, H., Hasani, M.H., Bazargan, J. & Shoaei, SM. (2022). Estimating output flow depth from Rockfill Porous media. Water Supply, 22(2), 1796-1809.
Nujic´, M. (1995). Efficient implementation of non-oscillatory schemes for the computation of free-surface flows. J Hydraul Res, 33(1), 101–111.
Safarian, M., Norouzi, H., & Bazargan, J. (2021). Study of hydraulic gradient and velocity changes of unsteady flow through coarse porous media. Int J River Basin Manag, 20(4), 461–474.
Sedghi-Asl, M. & Rahimi, H. (2011). Adoption of Manning’s equation to 1D non-Darcy flow problems. J Hydraul Res, 49(6), 814–817.
Sidiropoulou, M.G., Moutsopoulos, K.N. & Tsihrintzis, V.A. (2007). Determination of Forchheimer equation coefficients a and b. Hydrol Proces: An Int J, 21(4), 534–554
Stephenson, D.J. (1979). Rockfill in hydraulic engineering. Elsevier scientific publishing compani, Distributors for the United States and Canada.
Subramanya, K. (2009). Flow in open channels. Third Edition, Tata McGraw-Hill Education.
Ward, J.C. (1964). Turbulent flow in porous media. J Hydraul Div, 90(5), https://doi.org/10.1061/ JYCEAJ.0001096.
Zhang, T., Du, Y., Huang, T., Yang, J., Lu, F. & Li, X. (2016). Reconstruction of porous media using ISOMAP-based MPS. Stoch Env Res Risk Assess, 30(1), 395–412

  • تاریخ دریافت 29 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 31 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 17 مهر 1404