تأثیر شرایط جریان ناپایدار بر روی ویژگی های فرسایش در سازه های هیدرولیکی کم ارتفاع

Effect of unsteady flow conditions on scour features at low-head hydraulic structures

چکیده

1. مقدمه

2. وسایل تجربی

3. نتایج و بحث

3.1 هیدرولیک سازه های کم ارتفاع

3.2 تکامل عمق فرسایش

3.3 مثال کاربردی

4. نتیجه گیری

چکیده

مطالعه جریان پایین دست مکانیزم فرسایش سازه های کنترل کم ارتفاع، یکی از موضوعات اساسی برای مهندسان هیدرولیک است. عموماً تحلیل فرآیند فرسایش تحت شرایط جریان ماندگار انجام میشود و فرض میشود که دبی حداکثر برای زمان کافی رخ میدهد تا به شکل بندی فرسایش متعادل برسیم. با اینحال در رودخانه ها فرآیند فرسایش معمولاً در تطابق با وقوع سیل رخ میدهد، که این با دبی متغیر زمانی توصیف میشود. شرایط آخر هنوز به اندازه کافی از لحاظ تأثیرات آن بر روی نوع بستر مطالعه و تحلیل نشده است. محققان عمدتاً بر حداکثر عمق فرسایش تمرکز میکنند و فرض میکنند که این در تطابق با دبی اوج (آبگذری اوج) رخ میدهد اما آنها بندرت تکامل فرآیند فرسایش در شرایط جریان غیرماندگار را بررسی میکنند. هدف مقاله حاضر این است که تکامل نوع فرسایش را در شرایط جریان غیرماندگار تحلیل کند و آنرا با تکامل نوع فرسایش در شرایط جریان ماندگار مقایسه نماید. ما خصوصاً سه نوع سازه ای را آزمایش میکنیم: یک سرریز تور سنگی پله ای با لایه فیلترکننده غیر قابل نفوذ بالا دست، یک آستانه سنگی مستقیم، و یک آستانه سنگی منحنی شکل. نتایج نشان داد که پدیده فرسایش شدیداً به شرایط جریان ورودی وابسته است. همچنین مشخص شد که نوع تعادل حوضچه آرامش پایین دست، ضرورتاً در شرایط جریان ماندگار و غیرماندگار یکسان خواهد بود اگر مدت زمان رویداد غیرماندگار به اندازه کافی طولانی باشد.

1. مقدمه

مکانیزم فرسایش که در پایین دست سازه های کنترل کم ارتفاع رخ میدهد موضوع مهمی است که در دهه های اخیر بصورت گسترده مورد تحلیل قرار گرفته است. این تحلیل عمدتاً بر هیدرولیک و خصوصیات فرسایش در حوضچه آرامش متمرکز است. اثبات شده است که سازه های کم ارتفاع در کنترل انتقال رسوب مؤثر هستند و در عین حال قادر هستند که کاهش تأثیر بر روی اکوسیستم را تضمین کنند. بنابراین بسیاری از سازه های سنتی مجدداً به کارهای بی ضررتر برای محیط زیست (مانند رامپ های بتنی، سازه های کنترل سنگی درجه ای، سرریزهای تور سنگی پله ای، تیغه های متقاطع و غیره) تبدیل شده اند.

4. نتیجه گیری

ما در مقاله حاضر تأثیر موجود بر روی عمق فرسایش حداکثر شرایط جریان ورودی را تحلیل کرده ایم. در واقع این تحلیل هم در حضور سرریزهای تور سنگی پله ای و هم در حضور آستانه های سنگی انجام شده است. ما آزمایشات مرجع در شرایط جریان ماندگار را انجام دادیم تا مقادیر مرجع عمق فرسایش حداکثر را بدست آوریم که در حوضچه آرامش پایین دست رخ میدهد. همان آزمایشات را در شرایط جریان غیرماندگار تکرار کردیم. هیدروگراف اتخاذ شده برای شبیه سازی شرایط جریان غیرماندگار توسط یک فاز دبی توصیف شد که مدت زمان آن دو برابر مدت زمان فاز دبی افزایشی بود. 

Abstract

The study of scour mechanism downstream of low-head control structures is a fundamental topic for hydraulic engineers. Generally, the analysis of the scour process is conducted under steady flow conditions, assuming that the maximum discharge is occurring for sufficient time to reach the equilibrium scour configuration. Nevertheless, in rivers the scour process generally occurs in correspondence with a flood event, which is characterized by discharge varying with time. This last condition is still less studied and analyzed in terms of effects on bed morphology. Researchers mainly focused on the maximum scour depth assuming that it occurs in correspondence with the peak discharge, but they rarely took into account the evolution of the scour process under unsteady flow conditions. The aim of the present paper is to analyze the evolution of scour morphology under unsteady flow conditions, and compare it with that obtained under steady flow conditions. In particular, three structure typologies were tested: a stepped gabion weir with upstream impermeable filtering layer, a straight rock sill, and a curved rock sill. The results showed that the scour phenomenon deeply depended on inflow conditions. Nevertheless, it was also shown that the equilibrium morphology of the downstream stilling basin is essentially the same under both unsteady and steady flow conditions if the duration of the unsteady event is enough long.

1. Introduction

The scour mechanism occurring downstream of low-head control structures is an important topic that has been widely analyzed in recent decades. In particular, the analysis mainly focused on the hydraulics and the scour characteristics in the stilling basin. Lowhead structures have been found effective in controlling sediment transport and, at the same time, they are able to guarantee a reduced impact on the ecosystem. Therefore, many traditional structures have been re-converted into more eco-friendly anthropic works, such as block ramps, rock grade control structures, stepped gabion weirs, cross-vane, W-weirs, etc.

4. Conclusion

This paper analyzed the effect on maximum scour depth of the inflow conditions. Namely, the analysis was conducted in the presence of both stepped gabion weirs and rock sills. References tests, under steady flow conditions, were conducted in order to obtain the reference values of the maximum scour depth occurring in the downstream stilling basin. The same tests were repeated under unsteady flow conditions. The hydrograph adopted to simulate the unsteady flow conditions was characterized by a decreasing discharge phase whose duration is double of the increasing discharge phase.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تأثیر شرایط جریان ناپایدار بر روی ویژگی های فرسایش در سازه های هیدرولیکی کم ارتفاع

Effect of unsteady flow conditions on scour features at low-head hydraulic structures

مایع سازی آنی دریا بستر متخلخل تحت عملیات لرزه ای عمودی

Momentary liquefaction of porous seabed under vertical seismic action

تاریخچه مقاله

چکیده

1.معرفی

2. معادلات حاکم و راه حل های عمومی

2-1 معادلات موجود در بستر دریا

2-2 راه حل های تحلیلی برای متغیرهای واکنش

3. ویژگی های واکنش ناشی از زمین لرزه در بستر پر منفذ دریا

4. مایع سازی لحظه ای بستر دریا

4-1 معیارهای مایع سازی لحظه ای

4-2 عمق مایع سازی مناطق دریایی

5- نتیجه گیری

چکیده

ارزیابی پتانسیل مایع شدن، نقش مهمی در طراحی سازه های دریایی و تاسیسات دریایی دارد. با این حال، پدیده مایع سازی بستر پر منفذ دریا تحت عمل زلزله شدید به طور سنتی نادیده گرفته می شود. این مقاله با هدف کشف مکانیزم مایع سازی موقت در بستر پر منفذ دریایی از طریق راه حل های جدید تحلیلی واکنش دریائی ناشی از تحریک لرزه ای عمودی، ارائه شده است. بر اساس شرایط مرزی در سطح و عمق بستر دریا، جابجایی های ایجاد شده و فشار منافذ در رسوب به طور دقیق به عنوان عملکرد عمق آب دریا، پارامترهای دریایی و ویژگی های لرزه ای سنگ بستر در ننظر گرفته شده است. معیار مایع سازی زمین لرزه که در بستر دریا گسترش یافته است، با استفاده از مفهوم فشار ناشي از انفجار، به کار گرفته می شود. بدون ابهام در این مقاله، زمین‌های دریایی با خواص مختلف در تجزیه و تحلیل پارامتری به عنوان نماینده انتخاب شده اند. نتایج نشان می دهد که مایع سازی دریایی می تواند تحت تاثیر پارامترهای آب دریا، پارامترهای بستر دریا و پارامترهای حرکت زمین لرزه قرار گیرد. کشف مهم این است که این مفهوم جاری که اثر حرکت عمودی روی مایع سازی زمین ناچیز است، ممکن است همیشه درست نباشد.

5- نتیجه گیری

هدف از اين مقاله، تحليل پديده مايع سازی لحظه اي بستر پر منفذ ددریایی تحت عمل زمين لرزه عمودي است که به طور سنتي در مهندسي زلزله ژئوتکنيکي ناديده گرفته شده است. لازم به ذکر است که مکانیزم لحظه ای که در اینجا مورد بحث قرار گرفته، تئوری تخریب پذیری که متفاوت از تئوری پس مانده ها بر اساس تجزیه و تحلیل الاستیک است را ایجاد می کند. بنابراین، نتیجه گیری های این مقاله مایع سازی لحظه ای را محدود میکند ولی در عوض یک مقدار پس مانده ناشی از ایجاد فشار منافذ در زیر برش چرخه بااعث این اتفاق می شود. راه حل های تحلیلی جابجایی های القایی و فشار منافذ به صورت ریاضی به عنوان عملکرد عمق آب دریا، خواص خاک، ضخامت بستر، فرکانس و دامنه تحریک به دست می آیند. یافته مهم این است که درک کنونی که اثر حرکت عمودی بر روی مایع سازی خاك تاثیر می گذارد ناچیز است و همیشه نمی تواند درست باشد و نتیجه های زیر می تواند خلاصه شود: (1) حتی اگر میزان اشباع تنها کمی کمتر از اشباع کامل باشد، تأثیر آن بر واکنش ناشی از لرزه ای مثل انقباض و فشار منافذ قابل توجه است.

Abstract

The evaluation of potential liquefaction is an important part in the design of marine structures and offshore installations. However, the liquefaction phenomenon of porous seabed under the action of strong earthquake is traditionally been ignored. This paper aims to explore the momentary liquefaction mechanism of porous seabed through the newly analytical solutions of seabed response induced by vertical seismic excitation. Based on the boundary conditions at the surface and bottom of the seabed, the induced displacements and pore pressure in the sediment are rigorously derived as a function of seawater depth, seabed parameters and seismic characteristics of bedrock. A criterion of earthquake liquefaction in the seabed is developed, employing the concept of induced excess pore pressure. The representative cohesionless marine soils with different properties are selected in the parametric analysis. The results show that the liquefaction of seabed could be influenced by seawater parameters, seabed parameters and earthquake ground motion parameters. The significant finding is that current understanding that the vertical motion effect on soil liquefaction is negligible may not always hold true.

5. Conclusions

The aim of this paper is to analyze the momentary liquefaction phenomenon of porous seabed under the action of vertical earthquake, which has traditionally been ignored in geotechnical earthquake engineering. It should be noted that the momentary mechanism discussed here adopts poro-elastic theory, which is different from the residual one based on elasto-plastic analysis. Therefore, the conclusions drawn in this paper are limited to the momentary liquefaction instead of the residual one caused by the build-up of pore pressure under cyclic shearing. The analytical solutions of the induced displacements and pore pressure aremathematically derived as a function of seawater depth, soil properties, seabed thickness, excitation frequency and amplitude. The significant finding is that current understanding that the vertical motion effect on soil liquefaction is negligible may not always hold true and the following conclusions could be summarized: (1) Even if the degree of saturation is only slightly below full saturation, its impact on the seismically induced response such as displacement and pore pressure is significant.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مایع سازی آنی دریا بستر متخلخل تحت عملیات لرزه ای عمودی

Momentary liquefaction of porous seabed under vertical seismic action

پاسخ ناشی از موج بستر دریا در اطراف یک پلت فرم دریایی پایه شمعی

Wave-induced seabed response around an offshore pile foundation platform

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پاسخ ناشی از موج بستر دریا در اطراف یک پلت فرم دریایی پایه شمعی

Wave-induced seabed response around an offshore pile foundation platform

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

ارزیابی طول عمر یک سکوی دریایی چند منظوره: ترکیبی از تولید انرژی باد و موج

Life Cycle Assessment of a multi-use offshore platform: Combining wind and wave energy production

چکیده
1- مقدمه
2- مواد و روش ها
2-1 جمع آوری اطلاعات
2-2 فهرست گیری از مدت عمر محصولات
2-2-1 توربین بادی دور از ساحل و سکوی WEC
2-2-2 ایستگاه فرعی دور از ساحل
2-2-3 کابل های ولتاژ قوی و ولتاژ متوسط
2-2-4 حمل و نقل
2-2-5 عملیات اجرایی و تعمیر و نگهداری
2-2-6 استفاده از سطح
2-2-7 طرح های پایان چرخه (EoL)
2-2-8 کیفیت داده
3- بحث و نتیجه گیری
3-1 دورنمای کلی
3-2 تحلیل طرح ها
3-3 دیگر مفاهیم غوطه وری
4- نتیجه گیری نهایی

چکیده
به خاطر افزایش تقاضا در استفاده از محدوده اقیانوس برای تولید انرژی و غذا، استفاده های چند منظوره از نواحی دریایی دارای اهمیت بوده است. در اینجا، یک طرح متحرک قابل شناور جدید وجود دارد که مبدل های انرژی بادی و موجی را مرتبط نموده و برحسب قابلیت پایداری زیست محیطی بررسی شده است. LCA به عنوان روش شناسایی، برای ارزیابی ظرفیت های زیست محیطی محصول/کارایی شامل تمامی مراحلی که تجربه می نمایند، بوده است که آنها را به ابزاری عالی برای تعیین ظرفیت های زیست محیطی سیستم های انرزی تجدیدپذیر تبدیل می کند به خاطر اینکه در طول عملیات به طور قابل ملاحظه ای کمتر تحت فشار قرار گرفته اند. در این بررسی، LCA در مزرعه تولید انرژی ، تشکیل شده از سکوهای چند کاربرده بادهای غیرساحلی، اجرایی شده است. نتایج نشان داده اند که تولید این سکوها به عنوان منبع اصلی آلودگی بوده است. در مرحله تولید، قسمت های ثابت و متحرک و نقطه مهار کردن دارای سهم اصلی بوده و WEC ها دارای سهم کوچکی بوده اند. مصرف مواد به عنوان منبع اصلی برای ظرفیت ها در طول سلسله مراحل سیستم بوده و در نتیجه نسبت های بازیافت در انتهای طرح های موجود در نظر گرفته شده و تحت برخورد نتایج کلی بوده اند. پیاده سازی مفهوم شناور چندمنظوره برای موقعیت های مختلف نتایجی متفاوت را ارائه می دهد که با عامل ظرفیت و فاصله ها تغییر می نماید. مقایسه بین سیستم های نیمه شناور و سکوهای با SPAR همراه با نتایجی قابل مقایسه برحسب ظرفیت های زیست محیطی و همچنین مصرف مواد به پایان رسیده است.
1- مقدمه
سکوهای باد غیرساحلی چندمنظوره به عنوان ساختارهایی نوین بوده که هنوز در مرحله طراحی می باشند. چنان که توسط مقالات خلاصه شده ارزیابی گردیده است، محصولات بدست آمده بر برخوردهای زیست محیطی از تمامی عوامل تحت برخورد واقع شده است. چنین تصویری بر اهمیت ارزیابی نمونه به نمونه برای ساختارهای انرژی باد غیرساحلی تاکید می نماید.
آن به عنوان حقیقتی شناخته شده می باشد که تولید انرژی از منابع انرژی تجدیدپذیر به جای سوخت های فسیلی به خاطر ظرفیت های زیست محیطی کمترشان ترجیح داده شده و همچنین سیاست های با وابستگی کمتر به نفت باعث هدایت دولت ها به افزایش نرخ تولید انرزی از منابع تجدیدپذیر می شود. با توجه به IPCC (2011)، 20% از نیاز انرژی جهانی امکان دارد که تا سال 2050 با انرژی بادی تولید شود. انرژی بادی به وسیله چرخش روتور توسط نیروی باد به برق تبدیل شده است. سیستم های انرژی بادی به عنوان تکنولوژی هایی به خوبی ثابت شده هستند که اساسا ً توربین های محور افقی استفاده شده اند اگرچه توربین های محور عمودی نیز وجود دارند. استفاده از نواحی باد غیرساحلی برای تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر در دهه های اخیر افزایش یافته است. در سال 2014، 2488 توربین بادی با ظرفیت ثابت 8045.3 مگاوات در 74 زمین باد غیرساحلی در سراسر اروپا عمل نموده است. در یک سال با میزان باد متوسط، 29.6 تراوات برق در این زمین های باد غیرساحلی تولید شده که 1% از انرژی کل اتحادیه اروپا را تامین می نماید (EWEA, 2015). نواحی غیرساحلی به خاطر عدم وجود مانع و همچنین سرعت های بالای باد ترجیح داده شده است. در نتیجه، در حالی که قسمت های توربین با توجه به نواحی نزدیک ساحل و دور از ساحل تغییر ننموده اند، نوع فونداسیون (جاذبه، تک ستون، سه پایه و پوشش فولادی) به خاطر ارتفاع آب روی زمین های باد غیرساحلی تغییر می نماید. در نواحی عمیق تر دور از ساحل، توربین های بادی متحرک نیز نصب شده اند.
مبدل های انرژی موج (WEC) به عنوان راه دیگری از ایجاد انرژی تجدیدپذیر با استفاده از فضای دریایی تولیدکننده برق با استفاده از انرژی جاذبه امواج بوده اند. انرژی پتانسیل کل امواج روی زمین محاسبه شده است برای اینکه 8000 تا 80000 تراوات ساعت به ازای هر سال باشد (Soerensen and Weinstein, 2008) و این پتانسیل بالا منجر به طراحی و استفاده از انواع مختلفی از WEC ها از سال 1970 شده است. اولین WEC تجاری، LIMPET 500 بوده که برق را با اصل ستون آبی نوسان کننده (OWC) تولید می کند و در بریتانیا از سال 2000 اجرایی شده است. هوا در WEC هایی از نوع OWC به خاطر حرکت موجی فشرده است و این هوای فشرده به توربین برای حرکت چرخشی فشار می آورد. بیش از 100 نوع WEC وجود دارد که صرفنظر از معیارهای مختلفی همانند موقعیت وسیله در برابر خط ساحلی (خط ساحلی، نزدیک ساحل، دور از ساحل)، موقعیت وسیله در برابر جهت امواج (نقطه جاذب، تضعیف کننده، پایان دهنده) و اصول تبدیل (OWC ، ابزارهای برتری جستن، گروه فعال موجی) (Koca et al., 2013) می تواند به روش های متنوع دسته بندی شود.

Abstract

Due to increasing demand in the use of ocean space for energy and food production, multi-purpose use of marine areas is under concern. Here, a novel semi-submersible floating platform, which unites wave and wind energy converters, is investigated in terms of environmental sustainability. LCA is a methodology, to assess environmental burdens of a product/function including all the phases it experiences, which makes it a perfect tool to determine environmental burdens of renewable energy systems due to their considerably lower impacts during operation. In this study, LCA of an energy farm, constituted of multi-use offshore platforms was executed. Results showed manufacturing of the platform is the main source of pollution. In the manufacturing phase; fixed, moving and mooring parts are the main contributors and the WECs make a minor contribution. Material consumption is the main source for burdens during the life cycle of the system hence recycling ratios considered at the end of life scenarios affect the overall results. Implementation of multi-use floating concept to different locations gives various results changing with the capacity factor and the distances. The comparison between semi-submersible system and the spar platform ended up with comparable results both in terms of environmental burdens and material consumption.

1- Introduction

 Multi-use offshore platforms are novel structures which are still at design stage. As indicated by the outlined literature survey, outputs obtained on environmental impacts are affected from quite a lot of factors. Such a picture emphasizes the importance of case by case evaluation for offshore energy structures.

It is a well-known fact that energy generation from renewable energy resources instead of fossil fuels is preferred due to their lower environmental burdens, and also low carbon policies lead governments to increase the ratio of energy generation from renewable sources. According to IPCC (2011) 20% of the world’s energy need might be generated from wind energy by the year 2050. Wind energy is converted into electricity by means of turning the rotor by wind power. Wind energy systems are well established technologies where mainly horizontal axis turbines are used although vertical axis turbines also exist. The use of offshore areas for energy generation from renewables has increased in the last decades. In 2014, 2 488 wind turbines with 8 045.3 MW installed capacity in 74 offshore wind farms are operated through Europe. In an average wind year, 29.6 TWh energy is generated in these offshore wind farms which supplies 1% of the total energy in European Union (EWEA, 2015). Offshore areas are preferred due to absence of obstruction and also high wind speeds. Hence while the turbine parts do not change according to the onshore or offshore area, type of the foundation (gravity, monopile, tripod, and steel jacket) varies due to water depth on offshore wind farms. In deeper offshore areas, floating wind turbines are also installed.

Wave energy converters (WEC) are another way of producing renewable energy using marine space generating electricity by using the energy of gravity waves. Total wave energy potential on Earth is calculated to be 8 000–80 000 TWh per year (Soerensen and Weinstein, 2008) and this high potential results in design and installation of a variety of WEC prototypes since 1970s. First commercial WEC, LIMPET 500, which generates electricity with Oscillating Water Column (OWC) principle, has been operating in Britain since 2000. Air is compressed in OWC type WECs due to wave motion and this compressed air forces the turning movement of the turbine. There are more than hundreds types of WECs which can be classified in several ways regarding different criteria such as device location vs. shoreline (shoreline, inshore, offshore), device location vs. wave direction (point absorber, attenuator, terminator) and conversion principle (OWC, Overtopping Devices, Wave Activated Bodies) (Koca et al., 2013).

ارزیابی طول عمر یک سکوی دریایی چند منظوره: ترکیبی از تولید انرژی باد و موج

Life Cycle Assessment of a multi-use offshore platform: Combining wind and wave energy production

جریان شستشوی رسوب در روزنه های بزرگ: یک تحقیق تجربی

Sediment flushing upstream of large orifices: An experimental study

چکیده
1 مقدمه
2 روش هاو مواد
2.1 روش آزمایش
2.2تحلیل ابعادی
3 نتایج تجربی
3.1 تاثیر سازه مطرح شده بر فرایند شستشو
3.2 تاثیر قطر سد
3.3تاثیر فضای بین سدها
3.4 تاثیر فاصله سد ها از روزنه
3.5 اختلاف زمانی در مخروط های شستشو
3.6 کارایی شستشو
4 نتیجه گیری
منابع

چکیده

به دلیل محدودیت و موقعیت یابی جریان توسط روزنه ها، این سازه های هیدرولیک معمولا در سدها و مخلزن نگه داری آب برای شستشوی رسوبات استفاده میشوند. در این تحقیق، ویژگی جریان بالا دستی در یک روزنه گرد بزرگ قرار گرفته در مخزن آب بررسی شده است که در این مورد، رسوبات در پشت آن جمع شده اند. آزمایشات انجام شده برای این تحقیق در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید باهنر کرمان و در یک مخزن مستطیلی انجام شده اند. آزمایشات در دو بخش انجام شده اند. بخش اول، رفتار جریان در مدت زمان شستشو در روزنه بررسی شده است . در بخش دوم میزان فرسایش حاصل از جریان روزنه مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس، یک سازه نیمه محصور در جریان اصلی روزنه قرار گرفت تا کارایی حذف رسوبات افزایش یابد. تاثیر ویژگی های هندسی سازه بر ابعاد حفره شستشو مشخص شد. مشاهده شد که تعامل آب، رسوب و سازه باعث ایجادگرداب هایی در جریان اصلی روزنه می شود که افزایش حذف رسوب در مخزن را سبب می شود ومنجر به شکل گیری یک نیم حفره برای جریان اصلی روزنه می شود.

1 مقدمه

روزنه ها سازه های هیدرولیکی هستند که برای اهداف مختلف استفاده می شوند. این سازه ها در سدها برای شستن رسوبات ته نشین شده از مخازن به کار گرفته می شوند. این سازه ها از ساختارهای مهم اندازه گیری جریان هستند. استریتر و همکاران (24)، روزنه ها را به عنوان ورودی برای عبور جریان تعریف کردند. در مجموع، موقعیت جریان روزنه زمانی شکل می گیرد که ورودی روی مرکز روزنه دارای قطر 2.2-2 برابر روزنه باشد، در اینصورت، این روزنه به عنوان روزنه بزرگ نامیده می شود(گویال و همکاران 2015).

4 نتیجه گیری

در این تحقیق، ویژگی های جریان و شستشوی رسوب در جریان اصلی روزنه بزرگ در شرایط جمع شدن رسوب روی ورودی روزنه بررسی شده اند. سپس، یک ساختار سد نیمه محصور برای تقویت قدرت جریان روزنه با هدف افزایش کارایی حذف رسوبات مورد استفاده قرار گرفت. تاثیر ویژگی های هندسی سازه های معرفی شده بر ابعاد روزنه شستشو بررسی شده است. نتایج نشان داد که با استفاده از ساختار فرض شده، عمق نسبی و شعاع روزنه افزایش می یابد. با توجه به این مطلب، می توان بیان کرد که قطر سد ها تاثیر قابل توجهی بر ابعاد منطقه شستشو دارد. مشاهده شد که با افزایش فضای سد ها، حداکثر عمق روزنه ابتدا افزایش می یابد و سپس کاهش می یابد. به علاوه، بیان شد که با افزایش فاصله سد ها از مخروط شستشو، رسوب زیادی از مخروط شسته می شود. سپس، با افزایش زمان مشاهده شد که در شرایط وجود سازه های معرفی شده، میزان رشد روزنه افزایش قابل توجهی پیدا می کند. مشاهدات دلالت بر این دارد که مقدار رسوب شسته شده افزایش 25 درصدی در مقایسه با آزمایش مرجع دارد.

Abstract

Due to the constricting and localization of flow by orifices, these hydraulic structures are commonly used in dams and water impoundment reservoirs to flush deposited sediments. They are also one of the most important flow measurement structures. In this study, the flow characteristics at upstream of a large circular orifice located at the wall of a water reservoir, in the case that the sediments were accumulated behind it, was investigated. The experiments were performed at the hydraulic laboratory of Shahid Bahonar university of Kerman, in a model of rectangular reservoir. The experiments were performed in two parts. First, the flow behavior during the scour development at upstream of the orifice and the extent of sediment erosion due to the orifice flow was investigated. Next, a semi-confined structure was located at the upstream of orifice to increase the sediment removal efficiency. The effect of the geometrical characteristics of structure on the dimensions of scour hole was determined. It was observed that the interactions of water, sediment and structure generated strong vortices upstream of the orifice, which caused the lifting and sweeping away of a large amount of sediment from the reservoir and let to formation of a semi-cone hole upstream of the orifice.

1 Introduction

Orifices are hydraulic structures that are used for different purposes. In dams, they are used to flush deposited sediments from the reservoir. They are also one of the main flow measurement structures. Streeter et al. [24] defined the orifice as an opening through which the fluid flows. Generally, the orifice flow condition is established when the head above the center of orifice become 2–2.2 times of the orifice diameter [10]. If the head is less than 5 times the diameter of the orifice, the orifice is categorized as a large orifice (Goyal, 2015).

4 Conclusion

In this research the flow characteristics and sediment scour at the upstream of a large orifice, when the sediments are accumulated up to the invert of orifice, were investigated. Next, a semi-confined piles group structure was used to strengthen the power of orifice flow with the purpose of improving the sediment removal efficiency. The effect of geometrical properties of proposed structure on the dimensions of flushing cone was investigated. The results showed that by using the proposed structure, both the relative depth and the relative radius of flushing cone increased. In this way, piles diameter had a significant effect on the dimensions of scoured region. It was observed that by increasing the piles spacing, the maximum depth of flushing cone was firstly increased and then decreased. Furthermore, it was found that as the distance of piles from the orifice increased, a larger amount of sediment was scoured from the flushing cone. Then, the time development of flushing cone was followed with and without the structure. It was observed that in the presence of proposed structure, the rate of temporal development of flushing cone increased significantly. The observations indicated that, the amount of flushed sediments increased by up to 250% compared to the reference test.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

فرمول تجربی خیز برای موج، موج های طوفانی و عرض باریکه

Empirical wave run-up formula for wave, storm surge and berm width

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

فرمول تجربی خیز برای موج، موج های طوفانی و عرض باریکه

Empirical wave run-up formula for wave, storm surge and berm width

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تحليل پارامتری بر اثر زاويه میل شمع بر پاسخ شمع مایل در جاکت سکوهای دریایی

Parametric Study on the Effects of Pile Inclination Angle on the Response of Batter Piles in Offshore Jacket Platforms

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تحليل پارامتری بر اثر زاويه میل شمع بر پاسخ شمع مایل در جاکت سکوهای دریایی

Parametric Study on the Effects of Pile Inclination Angle on the Response of Batter Piles in Offshore Jacket Platforms

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

سنجش پاسخ گریز تحکیم یافته خطوط لوله جزئی تعبیه شده زیردریایی

Assessment of the consolidated breakout response of partially embedded subsea pipelines

مقدمه

مدل اجزاء محدود و پارامترهای عددی

روش تحقیق

گریز تحکیم نیافته، زهکشی نشده

ایجاد فشار حفره ای اضافی و اتلاف

گریز تحکیم یافته، زهکشی نشده

گریز جزئی تحکیم یافته، زهکشی نشده

روابط کلی ساده شده برای مقاومت گریز تحکیم یافته

انبساط برای شرایط جزئی تحکیم یافته

تأثیر شناوری خاک

نتیجه گیری

تغییر یافتن مقاومت خاک به علت تحکیم پیرامون خط لوله زیردریایی می تواند مقاومت گریز جانبی خاک را تغییر دهد. نتایج آنالیزهای اجزاء محدود الاستوپلاستیک تحکیم همبسته ارائه شده، کیفیت تأثیر تحکیم بر روی مقاومت گریز زهکشی نشده و مسیر خطوط لوله جای گذاری شده در بستر دریا را تعیین می کند. مقاومت گریز با روابط پوش های شکست در فاصله بارگذاری قائم-افقی نشان داده شده که تعیین مسیر لوله در طول گریز، توسط بهنجاری را نیز ممکن می سازد. پاسخ های مشاهده شده برای گریز تحکیم یافته زهکشی نشده توسط عبارات جبری ساده به صورت تابعی از جای گذاری اولیه لوله، خودوزنی لوله (و فشار تحکیم بعدی) و مسیر بارگذاری گریز توصیف می شوند. تحکیم و افزایش پیوسته مقاومت برشی خاک اطراف، تأثیر قابل ملاحظه ای بر روی مقاومت گریز می تواند داشته باشد. این فرض در شیوه های جاری رفتار خاک تحکیم نیافته زهکشی نشده ممکن است سبب ناچیز شمردن مقاومت گریز خط لوله و پیش بینی نادرست مسیر لوله در طول گریز شود.

نتیجه گیری

نتایج آنالیز اجزاء محدود الاستوپلاستیک همبسته تنش حفره- سیال برای نشان دادن اثرات تحکیم بر روی پاسخ گریز خطوط لوله ژرفابی که به صورت کم عمق جای گذاری شده ارائه شده اند. افزایش مقاومت حاصل از تحکیم نشان داده شده، منجر به افزایش قابل توجهی در مقاومت گریز زهکشی نشده بعدی و تغییرات پیوسته در مسیر لوله در طول گریز می شود. در نتیجه در همه دوره های زمانی بین دفن لوله و عملکرد، ممکن است تغییرات قابل ملاحظه ای در رفتار گریز وجود داشته باشد که در حال حاضر در عمل طراحی در نظر گرفته نمی شود. یک روش محاسبه ساده ارائه شده، که قادر به پیش بینی مقاومت گریز تحکیم یافته، زهکشی نشده و مسیر خطوط لوله بستر دریا در طول گریز، به صورت تابعی از جای گذاری اولیه و خودوزنی لوله در طول تحکیم و دوره تناوب تحکیم است. تمام پارامترهای مورد نیاز، در همه عبارات جبری آشکار شدند، بنابراین، روش، مساعد الحاق به یک برنامه صفحه گسترده ساده است. روش ارائه شده برای پیش بینی پوش های شکست گریز لوله های جزئی جای گذاری شده برای هر جای گذاری و بار تحکیم اولیه در هر زمانی بعد از شروع تحکیم می-تواند به کار رود.

The changing soil strength due to consolidation around a subsea pipeline can alter the lateral breakout resistance. Results of elasto-plastic coupled consolidation finite-element analyses are presented that quantify the effect of consolidation on the undrained breakout resistance and trajectory of partially embedded seabed pipelines. Breakout resistance is presented in terms of failure envelopes in vertical– horizontal load space, which also allow the trajectory of the pipe during breakout to be determined by normality. Observed responses for consolidated undrained breakout are described by simple algebraic expressions as a function of initial pipe embedment, pipe self-weight (and consequent consolidation pressure) and breakout load path. Consolidation and the associated enhancement of the shear strength of the surrounding soil can have a significant effect on the breakout response. The assumption in current practice of unconsolidated undrained soil behaviour may lead to underestimation of pipeline breakout resistance and inaccurate prediction of the trajectory of the pipe during breakout.

CONCLUDING REMARKS

Results from coupled, elasto-plastic, pore-fluid stress, finite-element analysis have been presented to show the effects of consolidation on the breakout response of shallowly embedded deep-water pipelines. The strength increase resulting from consolidation has been shown to lead to significant increases in the subsequent undrained breakout resistance and associated changes in pipe trajectory during breakout. As a result, over the time period between pipe laying and operation there may be significant changes in breakout behaviour, which are not currently considered in design practice. A simple calculation methodology is presented that enables prediction of the consolidated, undrained breakout resistance and the trajectory during breakout of seabed pipelines as a function of initial embedment, pipe selfweight during consolidation and the period of consolidation. All the required parameters are expressed through algebraic expressions, so the method is conducive to incorporation into a simple spreadsheet program. The methodology presented can be applied to predict the breakout failure envelopes of partially embedded pipes for any initial embedment and consolidation load, at any time after the start of consolidation.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

سنجش پاسخ گریز تحکیم یافته خطوط لوله جزئی تعبیه شده زیردریایی

Assessment of the consolidated breakout response of partially embedded subsea pipelines

شبیه سازی سه بعدی خیز موج در برابر موج شکن های تحت پوشش واحدهای آنتی فر

Simulating three dimensional wave run-up over breakwaters covered by antifer units

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

مجله بین المللی معماری دریایی و مهندسی اقیانوس 

International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

شبیه سازی سه بعدی خیز موج در برابر موج شکن های تحت پوشش واحدهای آنتی فر

Simulating three dimensional wave run-up over breakwaters covered by antifer units

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

کاهش اثر آبشستگی موضعی در اطراف پایه های پل طوقه ها

Reduction of local scour around bridge pier groups using collars

چکیده

1 مقدمه

2 مکانیزم های آبشستگی موضعی و اثر طوقه

3 تجهیزات آزمایشگاه

4 زمان آزمایشات

5 نتایج آزمایشگاهی

5-1 گروه پایه ها بدون طوقه

5-2 گروه پایه ها با طوقه

6 نتیجه گیری

چکیده

در این مقاله، کاهش آبشستگی در اطراف گروهی از دو و سه پایه با استفاده از طوقه های دایروی برای جریان آب زلال در طی یک رسوب یکنواخت انجام شده است. کارایی طوقه ها با اندازه ها و فاصله های مختلف بین پایه ها به وسیله آزمایشات در گروهی از دو و سه پایه مورد مطالعه قرار گرفته است. نتیجه نشان می دهد که طوقه اثر بیشتری بر کاهش عمق آبشستگی در نزدیکی پایه ها نسبت به پایه اول در پی دارد. همچنین هنگامی که فاصله بین پایه ها افزایش می یابد، ناحیه بدون محافظت بین پایه ها شسته شده و منجر به حفرات آبشستگی عمیق تر در نزدیکی پایه ها می گردد.

1- مقدمه

فجایع اخیر مرتبط با پدیده آبشستگی در پل ها توجه زیادی را در سراسر جهان به خود مشغول کرده است (جانسون و داکل 1996؛ لاگاس و همکاران 1995). دو تکنیک مقابله ای مورد استفاده جهت پیشگیری یا حداقل کردن اثر آبشستگی موضعی در پایه های پل به دو دسته طبقه بندی می گردند: (i) مقاوم سازی ذرات بستر و (ii) تغییر الگوی جریان . در حالت اول، هدف مقابله با اثر فرساینده مکانیزم های ایجاد آبشستگی با استفاده از مصالح مهندسی سخت یا حائل های فیزیکی مانند سنگریزه سنگی می باشد. در مورد دوم، هدف ممانعت از شکل گیری مکانیزم های ایجاد آبشستگی یا تغییر مسیر شکل گیری آبشستگی از مجاورت پایه پل می باشد. چیو و لیم (2000)، لوچلان و ملویل (2001) و دی و راجکومار (2007) به بررسی دسته اول با استفاده از دستگاه های مقاوم جهت کاهش آبشستگی موضعی در پایه پل ها پرداخته اند. تلاش هایی جهت کاهش آبشستگی با استفاده از صفحات مستغرق غوطه ور (ادگارد و ونگ 1987)، باله بال دار در جلوی پایه (گاپتا و گانگادهریه 1992) و شیار در پایه (چیو 1992؛ کومار و همکاران 1999) صورت گرفته است.

6- نتیجه گیری

طوقه ها نه تنها در کاهش آبشستگی موثر عمل کرده، بلکه در مقایسه با تکنیک هایی نظیر سنگریزه مقرون به صرفه تر می باشند. در این مقاله، کاهش آبشستگی در اطراف گروهی از دو و سه پایه با استفاده از طوقه دایروی برای حالت جریان آب زلال در طی رسوب گذاری ثابت انجام شده است.
طوقه ها بر روی دو سه ستون در یک راستا عملکرد خوبی را نشان داده و کارایی بیشتر را هنگامی که فاصله بین پایه ها به صورت کامل توسط طوقه ها پوشانده شده باشد، نشان می دهند. اثر طوقه در کاهش عمق آبشستگی در پایه های عقب قابل توجه تر از پایه اول به دلیل جریان ضعیف تر در وجه بالادست پایه های عقب می باشد.
استفاده از طوقه موجب تاخیر در مکانیزم آبشستگی شده و افزایش اندازه طوقه زمان تاخیر نیز به همراه داشته است. با افزایش فاصله بین پایه ها، ناحیه بدون محافظت بین پایه ها شسته شده و منجر به حفرات آبشستگی عمیق تر در پایه های عقب شده است.

Abstract

Abstract In this paper reduction of scour around group of two and three piers using circular collar has been carried out for the case of clear-water flow over uniform sediment. The efficiency of collars, with different sizes and spaces between piers is studied through experiments in group of two and three piers. The result reveals that collar has more influence in reduction of scour depth in rear piers than the first pier. Also, when the spacing between the piers increases the area without protection between the piers is washed away resulting deeper scour holes at the rear piers.

1- Introduction

Recent scour-related bridge catastrophes through out the world have attributed general attention (Johnson and Dock 1996; Lagasse et al., 1995). The two major countermeasure techniques employed for preventing or minimizing local scour at bridge piers can be classified into two categories: (i) bedarmoring countermeasures and (ii) Flow-altering. In the former case, the objective is to combat the erosive action of the scour inducing mechanisms using hard engineering materials or physical barriers such as rock riprap. In the latter case, the objective is to either inhibit the formation of the scour inducing mechanisms or to cause the scour to be shifted away from the immediate vicinity of the pier. Chiew and Lim (2000), Lauchlan and Melville (2001), and Dey and Rajkumar (2007) focused on the first category and using armoring devices for reducing local scour at bridge piers. Efforts have been made to reduce scour by using submerged vanes (Odgaard and Wang, 1987), a delta-wing-like fin in front of the pier (Gupta and Gangadharaiah, 1992), and slot through the pier (Chiew, 1992; Kummar et al., 1999).

6- Conclusion

Collars are not only effective at reducing scour but are also much more economic when they are compared to countermeasure techniques like riprap. In this paper reduction of scour around group of two and three piers using circular collar has been carried out for the case of clear-water flow over uniform sediment.
Collars are effective on two and three piers in line, and reveal more efficiency when the space between piers completely covered with collars. The influence of collar in reduction of scour depth in rear piers is more remarkable than the first pier due to a weaker down flow at upstream face of the rear piers.
Using collar caused the delay in scouring mechanism and by increasing the size of collar the delay time was increased as well. As the spacing between the piers increases, the without protection between the piers is washed away resulting deeper scour holes at the rear piers.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاهش اثر آبشستگی موضعی در اطراف پایه های پل طوقه ها

Reduction of local scour around bridge pier groups using collars