پرش هيدروليكي در حوضچه ي آرامش با زبري مصنوعي همراه با واگرايي ناگهاني در مقياس آزمايشگاهي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

علوم و مهندسي آب

كارشناسي ارشد

در علم هيدروليك پرش هيدروليكي پديده‌اي برگشت¬ناپذير از نوع جريان متغير سريع است كه بيشتر در جريان¬هاي با سطح آزاد مثل جريان رودخانه‌ها و جريان خروجي از سرريزها و دريچه‌ها مورد بحث قرار مي‌گيرد. هنگامي كه در بالادست يك كانال با سطح آزاد، جريان فوق بحراني و در پايين‌دست آن، جريان زيربحراني وجود داشته‌ باشد، در مقطعي ميان اين دو جريان، پرش هيدروليكي رخ مي‌دهد، زيرا تبديل جريان از فوق بحراني به زيربحراني به صورت ملايم امكان‌پذير نيست. بنابراين در پديده پرش هيدروليكي، جريان از حالت فوق بحراني به حالت زيربحراني تبديل مي‌شود. اين تبديل به صورت ناگهاني و در فاصله‌اي كوتاه رخ مي‌دهد و به دليل ايجاد آشفتگي در سطح آب، با استهلاك انرژي زيادي همراه است. حوضچه‌هاي آرامش معمولاً در پايين‌دست سازه‌هاي هيدروليكي به عنوان مستهلك‌كننده انرژي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. ابعاد حوضچه هاي آرامش مستقيماً به مشخصات پرش هيدروليكي بستگي دارد. از اين رو تلاش پژوهشگران بر اين بوده است تا با ايجاد تمهيداتي در محل وقوع پرش هيدروليكي، بتوانند مشخصات پرش را بهبود بخشند تا صرفه جويي اقتصادي زيادي به همراه داشته باشد. افت انرژي بيشتر، طول پرش و نسبت عمق ثانويه به عمق اوليه كمتر، از پارامترهاي تعيين كننده در طراحي بهينه حوضچه آرامش مي باشند. تاكنون تكنيك¬هاي متعددي براي افزايش افت انرژي، كاهش طول و عمق ثانويه در پرش هيدروليكي به كار رفته است. در مطالعه حاضر، پرش هيدروليكي واگرا با به كارگيري زبري هاي مصنوعي به صورت آزمايشگاهي، تحليلي و عددي مورد بررسي قرار گرفت و اثر ميزان واگرايي ديواره هاي كانال و آرايش¬هاي متفاوت زبري هاي مصنوعي بر مشخصه هاي پرش هيدروليكي بررسي گرديد. در ايـن تحقيق زبري بستر و واگرايي حوضچه به طور همزمان بررسي شدند و زبري¬ها در حوضچه¬هايي با ديواره¬هاي واگرا با نسبت 1، 33/1 و6/1 و هـر كدام از اين حالت¬ها با 3 دبي و3 بازشدگي مختلف آزمايش شده است. در مجموع 135 آزمايش در محدوده اعداد فرود 5/4 تـا 9 و دبي 30 تا50 ليتربرثانيه انجـام شـده است. همچنين در اين تحقيق در محدوده عدد فرود اوليه بيان شده كاهش عمق ثانويه 6/13 درصد اندازه گيري گرديد. مقدار افت انرژي نسبي برابر10 درصد به دست آمد و نتايج نشان داد كه واگرايي 6/1 نسبت به حالات ديگر واگرايي، تاثير قابل توجهي بر روي كاهش اين مقدار دارد. به طور متوسط در اين تحقيق طول پرش هيدروليكي و طول غلتاب 7/12 و 17 درصد كاهش داشت. با توجه به نتايج به دست آمده از اين مطالعه مي¬توان با كاهش هزينه اقدام به احداث حوضچه آرامش با واگرايي ناگهاني و زبري مصنوعي نمود.

212128

سازه هاي آبي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان

ناهيد پورعبدالله

جهانگير عابدي كوپائي، سعيد سلطاني كوپائي

منوچهر حيدرپور