فصل 1
مفاهیم اساسی جریان سیالات
مفاهیم :. انواع جریان
2
معیار زمان
معیار زمان
جریان دائمی (ماندگار) Steady Flow
جریان غیر دائمی
مفاهیم :. انواع جریان
3
معیار مکان
معیار مکان (فضا)
جریان یکنواخت Uniform Flow
جریان غیر یکنواختVaried Flow
متغیر تدریجی Gradually V.F.
انحنای خطوط جریان کم است.
متغیر ناگهانی Rapidly V.F.
متغیر مکانی Spatially V.F.
اضافه یا کم شدن جریان آب
مفاهیم :.
4
تقسیم بندی جریان در کانال های باز
جریان دائمی
جریان غیر دائمی
مفاهیم :. تقسیم بندی جریان در کانال های باز
5
جریان غیر دائمی
جریان دائمی
یکنواخت :
متغیر تدریجی : پس زدگی در پشت دریچه کشویی کانال، بند و یا سد
متغیر ناگهانی : پرش هیدرولیکی
متغیر مکانی
مفاهیم :. تقسیم بندی جریان در کانال های باز
6
جریان غیر دائمی
جریان غیر دائمی
یکنواخت : X
متغیر تدریجی : عبور سیل از رودخانه
متغیر ناگهانی : جزر و مد در رودخانه – بستن ناگهانی دریچه کشویی کانال
متغیر مکانی
مفاهیم :. تقسیم بندی جریان در کانال های باز
7
اثر لزجت
حالت جریان : حالت جریان تحت تاثیر اثرات لزجت ثقل و دانسیته است.
اثر لزجت
انواع جریان
جریان لایه ای (آرام)
جریان بینابینی (انتقالی)
جریان متلاطم (آشفته)
آزمایشات نشان داده است که جریان با عدد رینولدز 2000-5000 حالت انتقالی دارد. حال با توجه به اینکه در لوله D=4R لذا میتوان حالت بینابینی در کانال را در گستره 500-1250 در نظر گرفت.
مفاهیم :. تقسیم بندی جریان در کانال های باز
8
اثر ثقل
ثقل
L طول مشخصه که عمق هیدرولیکی D در نظر گرفته می شود.
عمق هیدرولیکی
B : عرض سطح آزاد آب
A : مساحت سطح مقطع جریان
جریان زیر بحرانی Sub Critical Flow
جریان بحرانی Critical Flow
جریان فوق بحرانی Super Critical Flow
مفاهیم :. تقسیم بندی جریان در کانال های باز
9
اثر دانسیته
دانسیته (جرم مخصوص) :
جریان همگن : Homogenous Flow
جرم مخصوص در تمام جهات برابر است.
جریان لایه بندی شده : Stratified Flow
جرم مخصوص در جهات مختلف , متفاوت است.
مفاهیم :.
10
انواع کانال های باز
انواع کانال های باز : Open Channel
کانال های باز طبیعی : رودخانه ها , آبراهه ها
کانال های باز مصنوعی : جوب ها , زهکش ها و کانال هایی که برای اهداف خاصی ساخته می شوند.
کانال Canal
کانال پایه دار Flume
تند آبراه Chute
شیب شکن Drop
تونل جریان باز Open Flow Tunnel
آبرو Culvert
مفاهیم :. انواع کانال های باز
11
تقسیم بندی
تقسیم بندی بر اساس ماهیت مرز کانال :
Rigid Boundary Channels : کانال هایی که مرز آنان تغییر نمی کند. (No deformable)
Mobile Boundary Channels : کانال های باز طبیعی و کانال های مصنوعی که در تشکیلات آبرفتی حفر شده باشند و lining و پوشش دادهه نشده باشند.
مفاهیم :. انواع کانال های باز
12
شکل هندسی کانال
شکل هندسی کانال :
کانال منشوریPrismatic Channel : شیب و ابعاد و راستای کانال در طول آن تغییر نمی کند.
کانال غیر منشوری
مفاهیم :. انواع کانال های باز
13
مقطع کانال
مقطع کانال : مقطع عمود بر جهت جریان.
مقطع قائم کانال : مقطع قائمی که از پایین ترین نقطه مقطع عبور می کند.
مقطع ها :
منظم : شکل هندسی منظم دارند : مثلث , مستطیل , ذوزنقه و غیره…
نامنظم : غیر هندسی : رودخانه ها
مفاهیم :. انواع کانال های باز
14
اجزاء هندسی مقطع کانال
عمق جریان : y عمق قائم جریان
عمق مقطع جریان : d عمود بر جهت جریان
تراز Stage
پهنای فوقانی جریان
سطح مقطع – مساحت جریان
محیط خیس شده
شعاع هیدرولیکی
عمق هیدرولیکی
ضریب مقطع
مفاهیم :.
15
اصل پیوستگی
اصل پیوستگی : Continuity Equation
خط جریان : خطی است که در هر لحظه برایند سرعت بر آن خط مماس است.
لوله جریان : بخشی از سیال که محصور به چندین خط جریان می باشد.
معادله پیوستگی جریان در :
جریان دائمی – متغییر تدریجی :
لوله جریانی را در نظر بگیرید.
جریان دائمی – متغییر مکانی :
اگر qx ثابت باشد.
مفاهیم :.
16
اصل پیوستگی
معادله پیوستگی جریان در جریان غیر دائمی :
Q1 و Q2 لزوما برابر نیستند در این
شکل Q2 را بزرگتر از Q1 در نظر بگیرید.
معادلات عمومی حرکت : ( F=ma )
معادله انرژی :
معادله مومنتم : impulse