AN EXPERIMENTAL STUDY OF FACTORS INFLUENCING THE SCOUR DEPTH RESULTING FROM THE COLLISION OF WATER JET IN STILLING BASIN FLOOR

, Fadhil M. Al- Mohammed; , Ali T. Jassim; , Hamid Adil Abbas

	AN EXPERIMENTAL STUDY OF FACTORS INFLUENCING THE SCOUR DEPTH RESULTING FROM THE COLLISION OF WATER JET IN STILLING BASIN FLOOR
journal of kerbala university
Article 1, Volume 14, Issue 2, 2018, Pages 52-67 PDF (0 K)
Authors
Fadhil M. Al- Mohammed; Ali T. Jassim; Hamid Adil Abbas
Abstract
When excess water is discharge from a reservoir into the downstream water body, it sometimes flows in the form of a jet. This jet will have a high kinetic energy making it able to transport the sediment particles downstream of the impinging area, thereby forming a scour hole. The purpose of conducting this study was to evaluate the depth of the local scour result by free water jet based on the laboratory experiments and numerical analysis FLOW3D. One hundred and thirty-eight runs were carried out to investigate the local scour downstream the hydraulic structure under clear-water conditions with different discharges, tail water depths, and jet angles. Two types of jets were used, normal jet and dispersion jet. Results indicated that maximum scour depth increase with increasing densimetric Froude number and jet velocity. The increase in tail-water depth increases the scour depth until access to a critical depth at which the maximum depth is occurring after that the scour starts downward when the depth is overstepping the critical value. The optimum jet angle depends on the jet discharge, with a value of 20° for jet discharges 60-80 L/min, and 40° for Jet discharges 100 and120 L/min, which cause minimal depth of scour. The scour depth values under dispersion jet are smaller than those under normal jet. Generally, the reduction percentage increases with the increase of jet discharge, as it 30.7% and 78.7% for discharge 80 and 120L/min respectively. The numerical simulation was used by (FLOW3D) software program to investigate from the result of the experimental work, the results showed that there was a very good agreement with the experimental work with average 95.25%.عندما يتم تصريف الماء الزائد من خزان الى مذب النهر، يكون في بعض الاحيان على هيئة بثق مائي. هذه المياه تكون ذات طاقة كامنة عالية تجعلها قادرة على نحر المذب ونقل الترسبات وحبيبات القاع بعيدا عن المنشأ الهيدروليكي مخلفة حفرة في اسفله. ان الغرض من اجراء هذه الدراسة هو لحساب عمق النحر الناتج من البثق المائي اعتمادا على التجارب المختبرية والتحليل العددي بالاستعانة ببرنامج FLOW3D. تم اجراء (138) تجربة مختبرية للتحقق من عمق حفرة النحر أسفل المنشأ الهيدروليكي تحت ظروف الجریان الخالي من حمل الرسوبيات (Clear water) ولقيم متعددة للتصاريف وللماء الذيلي ولزوايا البثق. كما تم استخدام نوعين من البثق هما الاعتيادي والمشتت. اظهرت النتائج بان عمق حفرة النحر تزداد بزياد رقم فرود الكثافي وسرعة البثق. الزيادة في عمق الماء الذيلي يزيد من عمق حفرة النحر لحين الوصول لعمق الماء الذيلي الحرج، الذي يكون عنده عمق حفرة النحر في قيمته العظمى، وبعد ذلك يقل عمق النحر بزيادة عمق الماء الذيلي. كما بينت النتائج بان أفضل زاوية للبثق تعتمد على سرعته، للتصاريف 60-80 لتر/ثا فان أفضل زاوية للبثق (ينتج عنها اقل عمق نحر) هي °20 بينما كانت للتصاريف بين 100و 120 لتر/ثا هي °40. ان قيم عمق النحر في حالة البثق المشتت اقل من قريناتها في البثق الاعتيادي ويعتمد ذلك على قيم تصاريف البثق حيث كانت نسبة تقليل عمق النحر عند استخدام البثق المشتت للتصاريف العالية والقليلة (%78.7) (% 30.7) على التوالي. كما أظهرت النتائج توافقا كبيرا بين نتائج قيم عمق النحر المختبرية للحالات المختلفة وتلك المتحصلة باستخدام أسلوب التحليل العددي بواسطة برنامج FLOW3D وبمعدل 95.25%.

Statistics Article View: 140 PDF Download: 97