بهينه سازي اقتصادي حوضچه هاي آرامش واگرا با مقاطع ذوزنقه اي و مستطيلي

Economical optimization of diverging stilling basins with rectangular and trapezoidal sections

يكي از سازه هاي متداول براي استهلاك انرژي جريان هاي با سرعت زي اد در پاي اب سازه ها ي هيدروليكي، حوضچه هاي آرامش مي باشند. از ميان اين حوضچه ها، حوضچه ها ي آرامش واگرا با مقاطع مستطيلي و ذوزنقه اي به دليل عدم نياز به سازه تبديل در ابتدا و انتها و نيز عملكرد هي دروليكي مناسب تر از نظر نسبت عمق ثانويه به اوليه و افت نسبي انرژي در مقايسه با حوضچه ها ي كلاس يك، مي توانند جايگزين هاي مناسبي باشند. هدف از اين مطالعه بررسي تاثير واگرايي ديواره ها ي حوضچه آرامش مستطيلي و ذوزنقه اي بر مقدار هزينه هاي ساخت آن و افت نسبي انرژ ي نسبت به حوضچه كلاسيك با بهره گيري از اندازه گيري هاي آزمايشگاهي مي باشد. براي اين منظور نتايج به دست آمده از ،1:1/ 1:1 و 5 ،1:0/ آزمايش هاي انجام شده براي مقاطع مستطيلي و ذوزنقه اي با ش يب ها ي جان بي 5 2 مورد استفاده قرار گرفت. تجزيه و تحلي ل /65- 3 درجه در دامنه اعداد فرود 9 - زاويه هاي واگرايي 9 4 درجه - نتايج نشان داد كه در حوضچه هاي واگرا با مقاطع مستطيلي، افزايش واگرايي ديواره ها از 9 10 درصد و كاهش هزينه هاي - در محدوده اعداد فرود نام برده، باعث افزايش راندمان پرش به ميزان 29 4 درصد نسبت به حوضچه كلاس يك م ي شود . همچن ين نتا يج خروج ي مدل - ساخت به ميزان 20 بهينه سازي كه تابع هدف را با الگوريتم ژنتيك حل مي نمود، نشان داد كه مقاطع ذوزنقه اي در اعداد 1:0 داراي عملكرد بهينه از نظر ساخت / فرود كم تر از 4، زاويه واگرايي 3 درجه و ش يب جان بي مي باشد. مقايسه نتايج بيانگر آن است كه به تدريج با افزايش عدد فرود ، در هم ه مقاطع ذوزنقه اي و زواياي واگرايي، هزينه هاي ساخت حوضچه به دليل افزايش طول پرش در اثر افزايش زاوي ه واگرايي ديواره هاي حوضچه، افزايش مي يابد.

Stilling basins are one of the most common structures for energy dissipation of flow with high velocities downstream hydraulic structures. Among these basins, diverging basins with rectangular and trapezoidal sections is an alternative choice of classical basin because of better hydraulic performance in order of sequent depth and relative energy loss and also no need to transition structure. The aim of this research is to investigate the effect of diverging walls of stilling basins on the structural costs and relative loss of energy in comparison with classical basins using results of physical model of hydraulic jump in diverging rectangular and trapezoidal basins with side slopes 1:0.5, 1:1 and 1:1.5, diverging angels of 3-9 degree and the Froude numbers of 2.6 and 9. The results showed that in case of diverging basins with rectangular sections, increase in divergence angle from 4-9 degree, causes increase in hydraulic jump efficiency about 10-29 percent and decrease in structural costs of about 4-20 percent. Additionally, the results of optimization model that was solved with Genetic Algorithm showed that in trapezoidal sections, for the Froude numbers lower than 4, diverging angel 3 and side slope 1:0.5 have the best performance. Comparison of results showed that with increasing side slope and divergence angle in the trapezoidal sections, the structural cost of basins increases because of increasing in the jump lengths.