بررسی اثر زاویه برخورد جت به پرش هیدرولیکی روی بستر زبر

Abstract

سابقه و هدف:تشکیل پرش در حوضچه‌های آرامش نقش مؤثری در استهلاک انرژی جریان در پایاب سازه‌های آبی ایفا می‌کند.پرشهیدرولیکیازنوعجریان‌هایمتغیرسریعاستکهدرصورت مناسب بودن شرایط کانال در پایین دست جریانازحالتفوقبحرانیبهزیربحرانیتغییرمی‌یابد و با استهلاکانرژیقابلتوجهیهمراهاست. در این پژوهش شیوه جدیدی به منظور کاهش اعماق مزدوج و طول پرش پیشنهاد شده استکه در آن از ویژگی‌های یک جت مستطیلی آزاد سریع و زبری کف برای تاثیر گذاری برخصوصیات پرش استفاده گردیده است. برخورد جت سریع به پرش و انتقال اندازه حرکت به آن خصوصیات و موقعیت پرش را تحت تاثیر قرار می‌دهد.مواد و روش‌ها: در این تحقیق یک مطالعه آزمایشگاهی با مجموعه‌ای از آزمایش‌ها در یککانال با جداره‌های تمام شیشه‌ای به عرض30 سانتی‌متر و به طول 12 متر و ارتفاع50 سانتی‌مترانجام گرفت. عمق جریان در طول کانال به دو روش مستقیم وغیر مستقیم اندازه‌گیری شد. در روش غیر مستقیم با نصب پیزومترهایی در کف کانال و قرائت ارتفاع پیزومترها به کمک دوربینی با قدرت وضوح بالا و سپس استفاده از نرم افزار گرافر عمق جریان اندازه‌گیری شد. بمنظور بررسی تاثیر دبی ، زاویه جت و زبری کف بر روی مشخصات پرش هیدرولیکی از سه دبی 2، 5/2 و2/3 لیتر بر ثانیه برای جت و چهار زاویه برای راستای افقی جت شامل ‌‌60 درجه، 90 درجه، زاویه‌ی با حداکثر جابجایی ابتدای پرش و زاویه‌ی بدون تغییر ابتدای پرش و سه نوع زبری استفاده شد. یافته‌ها:نتایجآزمایشگاهی نشان داد، برای یک زاویه مشخص جت، در دبی‌های مختلف، پرش هیدرولیکی هیچ‌گونه جابجایی ندارد که این زاویه به عنوان زاویه بی اثر نامگذاری شد. با افزایش زاویه جت، پرش به سمت بالادست حرکت کرد و از یک زاویه به بعد پرش هیچ گونه حرکتی به سمت بالادست نداشت که این زاویه نیز به عنوان حداکثر زاویه جابجای پرش نامگذاری گردید. تغییر زاویه و دبی جت موجب کاهش یا افزایش عمق ثانویه، طول پرش، افت انرژی نسبی و نیروی برشی بستر شد.زبری کف کانال باعث کاهش مشخصات پرشهیدرولیکی گردید. استفاده از جت با حداکثر زاویه، دبی2/3 لیتر بر ثانیه، کمترین عدد فرود جریان و زبری سینوسی،نسبت اعماق مزدوج به میزان 9/45 درصد کاهش یافت. با بکارگیری جت با زاویه 60 درجه، دبی 2/3 لیتر بر ثانیه،بیشترین عدد فرود جریانو حالت بستر صاف، اعماق مزدوج 7/8 درصد افزایش یافت. حداکثر میزان کاهش طول پرش (3/61 درصد) در استفاده از جت با حداکثر زاویه، دبی 2/3 لیتر بر ثانیه، کمترین عدد فرود جریانوحالت زبری سینوسی رخ داد. حداکثر میزان افزایش طول پرش(7/15درصد) نیز در استفاده از جت با زاویه 60 درجه، دبی 2/3 لیتر بر ثانیهوبیشترین عدد فرود بود. استفاده از جت با حداکثر زاویه، دبی2/3 لیتر بر ثانیه، کمترین عدد فرود و بستر صاف، نیروهای برشی تا حدود 8/17 برابر نسبت به حالت بدون جت و بدون زبری(بستر صاف)، افزایش نشان داد.استفاده ازجت با زاویه 60 درجه، نیروهای برشی را به میزان7/6 برابر نسبت به حالت بدون جت و بدون زبریکف کاهش داد.نتیجه‌گیری:وارد کردن جت به پرش با زاویه‌ای بزرگتر از زاویه‌یبی‌اثر، باعث کاهش نسبت اعماق مزدوج، طول پرش و افزایش افت انرژی و نیروهای برشی کف می‌گردد.

Keywords

• پرش هیدرولیکی
• جت آزاد مستطیلی
• جریان فوق بحرانی
• زبری