مدل‌سازی فیزیکی تأثیر طول مهارهای انعطاف‌پذیر موانع شناور کروی بر خصوصیات پرش هیدرولیکی

Abstract

سابقه و هدف: پرش هیدرولیکی یکی از مهمترین پدیده‌های متغیر سریع در استهلاک انرژی جریان‌های پر سرعت می‌باشد که در فاصله کوتاه رژیم جریان را از فوق بحرانی به زیر بحرانی تبدیل می‌کند و منجر به کاهش انرژی جنبشی و افزایش عمق می‌شود. هدف از این تحقیق بررسی خصوصیات پرش هیدرولیکی در قالب مطالعه آزمایشگاهی بر روی بسترصاف و همراه با موانع شناور متصل به کف با طول‌های مهاری مختلف بوده‌است که درنهایت به مقایسه نتایج به دست آمده از این پژوهش با سایر پژوهش‌ها پرداخته شد.مواد و روش‌ها: آزمایش‌‌ها در یک کانال با دیواره شفاف و به طول 8 متر و عرض و ارتفاع به ترتیب 35 و40 سانتی‌متر انجام شد. به منظور ایجاد پرش هیدرولیکی دیواره کانال در بخش ابتدایی به 80 سانتی‌متر افزایش داده شد و یک سرریز با زاویه 30 درجه و ارتفاع 40 سانتی متر نصب شد. در ادامه برای مدل‌سازی موانع شناور، قطر کاربردی موانع به صورت ثابت برابر با 4 سانتی‌متر در نظر گرفته شد. برای تفسیر و تحلیل هر یک از پارامتر‌های مؤثر آنالیز ابعادی با استفاده از تئوری پی باکینگهام انجام گرفت و در مجموع 30 آزمایش با متغیر‌های طول مهار و عدد فرود که شامل 5 طول مهار 0 ، 5/1 ، 5/2 ،5/3 ، 5/4 سانتی‌متر و محدوده اعداد فرود 1/5 تا 3/8 انجام شد. یافته‌ها: بر اساس تحلیل‌های انجام شده یکی از نتایج مهم در تحقیق حاضر این است که انعطاف‌پذیری و نوسان در موانع کاربردی به عنوان مستهلک کننده‌ی پرش هیدرولیکی، باعث افزایش افت انرژی مازاد می‌گردد. این در حالی است که با افزایش طول‌های مهاری موانع، بخش بیشتری از مومنتم جریان ورودی جذب موانع می‌شود. که البته این موضوع برای محدوده‌ی اعداد فرود 1/5الی 5/7 اثر بیشتری دارد.نتیجه گیری: نتایج نشان داد که افت انرژی با استفاده از موانع به طور متوسط حدود 69 درصد بوده که تقریباً 2/10 درصد نسبت به بستر صاف افزایش یافته است. طول پرش هیدرولیکی و عمق ثانویه نسبی به ترتیب به طور متوسط 36 و 5/19 درصد نسبت به حوضچه‌ی کلاسیک کاهش یافتند. مشاهدات بیانگر آن است که طول مهار بر روی خصوصیات پرش هیدرولیکی تاثیر گذار است به طوری که در اثر تغییر طول مهار در بازه اعداد فرود 1/5 تا 3/8 مقادیر طول پرش هیدرولیکی و عمق ثانویه نسبی به ترتیب حداکثر تا 1/19 و2/15درصد اختلاف در نتایج نشان می‌دهند و میزان اختلاف افت انرژی بین طول مهار 5/4 سانتی‌مترو طول مهار صفر حداکثر 6/10درصد به صورت افزایشی بوده‌است.

Keywords

• پرش هیدرولیکی
• موانع انعطاف‌پذبر
• شناوری موانع
• طول مهار
• حوضچه آرامش