بررسی هیدرولیکی جریان آب و هوا در مدل آزمایشگاهی مجرای تحت فشار به روش پردازش تصاویر

جریانهای دو فازی (آب و هوا) در تونل ها و مجاری انتقال آب سبب بروز مشکلات سازه ای و هیدرولیکی می شوند. ایجاد فشارهای اضافه، ترکیدن ناگهانی حبابهای هوا، آزاد شدن انرژی و برخورد با دیواره مجرا، عامل اصلی وارد آمدن خسارت به این سیستمها است. جریانهای دو فازی به دلیل پیچیدگی های ساختاری و رفتاری به عوامل متعددی وابسته اند که یکی از مهمترین آنها کسر فضای خالی است. در این تحقیق با استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی و با پردازش تصاویر، کسر فضای خالی و برخی دیگر از پارامترهای تاثیرگذار بر جریان تعیین می شود. بدین منظور مشخصات هیدرولیکی جریان دوفازی لخته ای رخ داده در مجرای یک مدل آزمایشگاهی از طریق پردازش تصاویر توسط دو نرم افزار Photoshop و Matlab، محاسبه شده است. تصاویر توسط دو دوربین دیجیتال با کیفیت بالا جمع آوری و با ویرایش تصاویر با استفاده از برنامه های گرافیکی و محاسباتی، متغیرهای مورد نیاز محاسبه شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، روش پردازش تصاویر را می توان به عنوان ابزاری با دقت بالا و هزینه کم برای پیش بینی مشخصات جریان دوفازی به کار برد. نتایج همچنین نشان می دهد که مشخصات موج لخته ای شامل طول، فرکانس و سرعت موج لخته ای تاثیر بسزایی در تغییرات کسر فضای خالی دارند. با افزایش نسبت دبی هوا به آب، فرکانس موج لخته ای و عدد فرود دوفازی، کسر فضای خالی به ترتیب افزایش، کاهش و کاهش می یابد. همچنین در فرکانس های بیشتر از حدود 10 هرتز آهنگ تغییرات کسر فضای خالی کند می شود.