بررسی تاثیر مشخصات هندسی صفحه شکست جت بر جریان هوا در منهول ریزشی

نویسندگان

1 بخش مهندسی هیدرولیک، دانشکده مهندسی عمران و معماری، دانشگاه ژجیانگ، هانگژو، ژجیانگ، چین، srhn61@gmail.com.

2 بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

3 استاد ، بخش مهندسی عمران، دانشگاه شهید باهنر، کرمان ، ایران

10.22125/iwe.2020.114861

چکیده

منهول­های ریزشی در شبکه­های فاضلاب و جمع­آوری روان­آب سطحی واقع در منطقه­های شیب­دار شهری از سرعت زیاد سیال جلوگیری می­کنند و موجب استهلاک انرژی می­شوند. عملکرد ضعیف هیدرولیکی آن­ها در رژیم جریان R2 توسط صفحه شکست جت بهبود داده شده است. با این وجود هنوز لازم است مشخصات هندسی صفحه شکست جت به­طور دقیق تعیین شوند. در این تحقیق تاثیر طول، عرض، انحناء، و زاویه صفحه و همچنین نسبت پرشدگی لوله ورودی، بر کارایی هیدرولیکی منهول ریزشی به­طور آزمایشگاهی مطالعه شده است. آزمایش­ها با استفاده از روش­های آنالیز ابعادی و طرح فاکتوریل دو-سطحی طرح شدند و جریان هوا در منهول مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل آماری نتایج نشان داد که پرشدگی لوله ورودی برابر 80%، انحناء صفحه شکست جت برابر صفر و زاویه آن با راستای قائم به میزان ˚70 موجب کاهش میانگین نیاز نسبی هوا و بهبود عملکرد هیدرولیکی منهول می­شوند. همچنین نتایج گویای این بودند که طول و عرض صفحه شکست جت اثر معنی­داری بر جریان هوا در این سازه نداشتند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of jet-breaker geometric characteristic effects on drop manhole air demand

نویسندگان [English]

  • Seyedreza Hasheminejad 1
  • Mohammad-Javad Khanjani 2
  • Gholam abbas Barani 3
1 Postdoctoral Fellow, Department of Hydraulic Engineering, College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University, Hangzhou 310058, Zhejiang,chine
2 Professor, Department of Civil Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran,
چکیده [English]

Drop manholes prevent excessive flow velocity and provide energy dissipation in steep urban sewer and drainage systems. Poor hydraulic performance of them under Regime R2 was improved by jet-breakers. However, they should be still properly sized to efficiently enhance drop manhole operation. In this study, effects of jet-breaker length, width, sagitta, and angel, as well as inlet pipe filling ratio on drop manhole performance, were investigated experimentally. Dimensional analysis and two-level factorial design were utilized to design experiments and analyze drop manhole air demand. Statistical analysis of the results revealed both significant design factors and regression models. Analysis of result determined the proper levels of significant design factors as 80% filling ratio of the inlet pipe, the jet-breaker angel of 70˚, and the jet-breaker sagitta equal to zero. Nevertheless, neither length nor width of jet-breaker had significant effects.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Air demand
  • drop manhole
  • Energy dissipation
  • Factorial design
  • jet-breaker
  • statistical design of experiments
Camino, G. Adriana, David Z. Zhu, and Nallamuthu Rajaratnam. 2011. 'Hydraulics of Stacked Drop Manholes', Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 137: 537–52.
Camino, G. Adriana, David Z. Zhu, Nallamuthu Rajaratnam, and Manas Shome. 2009. 'Use of a Stacked Drop Manhole for Energy Dissipation: a Case Study in Edmonton, Alberta', Canadian Journal of Civil Engineering, 36: 1037-50.
Carvalho, Rita F. 2012. 'Hydraulic Characteristics of a Drop Square Manhole with a Downstream Control Gate', Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 138: 569–76.
Chanson, H. 2004. 'Hydraulics of Rectangular Dropshafts', Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 130: 523-29.
Christodoulou, George C. 1991. 'Drop Manholes in Supercritical Pipelines', Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 117: 37-47.
Gargano, Rudy, and Willi H. Hager. 2002. 'Supercritical Flow across Sewer Manholes', Journal of Hydraulic Engineering, 128: 1014-17.
Granata, F., G. de Marinis, R. Gargano, and W. H. Hager. 2011. 'Hydraulics of Cicular Drop Manholes', Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE, 137: 102-11.
Granata, Francesco. 2016. 'Dropshaft Cascades in Urban Drainage Systems', Water Science & Technology, 73: 2052-59.
Granata, Francesco, Giovanni de Marinis, and Rudy Gargano. 2014b. 'Air-water flows in circular drop manholes', Urban Water Journal, 12: 477-87.
Granata, Francesco, Giovanni de Marinis, and Rudy Gargano. 2014a. 'Flow-Improving Element in Circular Drop Manholes', Journal of Hydraulic Research, 52: 347-355.
Hager, Willi H. 2010. Wastewater Hydraulics: Theory and Practice (Springer).
Hawkins, D., and Leonard M. Lye. 2006. "Use of DOE methodology for Investigating Conditions that Influence the Tension in Marine Risers for FPSO Ships." In First International Structural Specialty Conference. Calgary, Alberta, Canada.
Islam, Mohammed F., and L.M. Lye. 2009. 'Combined Use of Dimensional Analysis and Modern Experimental Design Methodologies in Hydrodynamics Experiments', Ocean Engineering, 36: 237–47.
Ma, Yiyi, David Z. Zhu, Nallamuthu Rajaratnam, and Bert van Duin. 2017. 'Energy Dissipation in Circular Drop Manholes', Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 143: 040170471-0401704710.
Montgomery, Douglas C. 2013. Design and Analysis of Experiments (John Wiley & Sons, Inc).
Myers, Raymond H., Douglas C. Montgomery, and Christine M. Anderson-Cook. 2009. Response surface methodology: process and product optimization using designed experiments (John Wiley & Sons).
Ryan, Thomas P. 2007. Modern Experimental Design (John Wiley & Sons).
Sangsefidi, Yousef, Mojtaba Mehraein, Masoud Ghodsian, and Mohammad Reza Motalebizadeh. 2017. 'Evaluation and Analysis of Flow over Arced Weirs Using Traditional and Response Surface Methodologies', Journal of Hydraulic Engineering, 143: 040170481-0401704811.
Szirtes, Thomas. 2006. Applied Dimensional Analysis and Modeling (Elsevier).
Zheng, Feidong, Yun Li, Jianjun Zhao, and Jianfeng An. 2017. 'Energy Dissipation in Circular Drop Manholes under Different Outflow Conditions', water, 9.