بررسی مشخصات پرش هیدرولیکی در شرایط بستر زبر با استفاده از مدل فیزیکی

چکیده:
سابقه و هدف
پرش هیدرولیکی یا پرش آبی، یکی از انواع جریان‏های متغیر سریع است و چنانچه آب در قسمتی از مسیر دارای شرایط فوق بحرانی باشد و بنا به موقعیت خاص کانال بخواهد به شرایط زیربحرانی تغییر رژیم دهد، لازم است عمق جریان در مسیر نسبتا کوتاهی به میزان قابل ‏توجهی افزایش یافته و در نتیجه با استهلاک انرژی محسوسی روبرو خواهد شد. تاکنون مطالعات زیادی به منظور بررسی مشخصات پرش هیدرولیکی روی بسترهایی با زبری هایی با اشکال مختلف انجام شده است. از جمله: غزالی و همکاران (2010) به بررسی تاثیر زبری های مثلثی کف حوضچه آرامش بر مشخصات پرش هیدرولیکی پرداختند. نتایج نشان داد که عمق پایاب و طول پرش روی بسترهای موج‏دار مثلثی نسبت به بستر صاف به ترتیب 25 و 7/54 درصد کاهش یافته است و ضریب تنش برشی در بستر زبر به طور متوسط 5/8 برابر بستر صاف است. یکی از راه‏کارهایی که می‏تواند جایگزین بلوک‏های کف شود ایجاد زبری در بستر جریان است. هم‏چنین صمدی‏بروجنی (2013) پارامترهای پرش هیدرولیکی برای شش بستر موج‏دار مثلثی را مورد مطالعه قرار داد. نتایج نشان داد که بستر موج‏دار در مقایسه با بستر صاف موجب کاهش 25 درصدی عمق مزدوج و کاهش 7/54 درصدی طول پرش می‏گردد و ضریب تنش برشی بستر موج‏دار 5/8 برابر بستر صاف محاسبه شد. در تحقیق حاضر مشخصات پرش هیدرولیکی در شرایط بستر زبر با استفاده از مدل فیزیکی مورد مطالعه قرار گرفته است.‏ اهداف انجام این پژوهش شامل: بررسی تاثیر قطر متوسط ذرات در شرایط زبری طبیعی بستر بر نسبت عمق ثانویه به اولیه، استهلاک انرژی نسبی پرش هیدرولیکی، ضریب نیروی برشی، مقایسه نتایج آزمایشگاهی حاضر با نتایج سایر تحقیقات مشابه بر روی انواع بسترهای زبر و نهایتا ارایه روابطی برای هر یک از موارد فوق بوده است.
مواد و روش‏ها: در این تحقیق مشخصات پرش هیدرولیکی روی بستر زبر طبیعی با ذرات دانه بندی شده و قطر متوسط 75/4، 55/3، 18/2، 59/1 و 74/0 میلی‏متر و محدوده عدد فرود 5/3 تا 5/4 در فلوم افقی مستطیلی به طول 5 متر، عرض 075/0 متر و ارتفاع 175/0 متر انجام شد. جهت ایجاد پرش هیدرولیکی از سرریز اوجی به ارتفاع 12/0 متر استفاده شد طوری که بسترهای زبر در پایین دست این سرریز قرار گیرند. برای آنالیز ابعادی بعد از شناسایی پارامترهای موثر بر مشخصات پرش هیدرولیکی اعداد بدون بعد با استفاده از تئوری پی باکینگهام استخراج گردید.
یافته ها: عمق نسبی، استهلاک انرژی نسبی پرش و ضریب نیروی برشی به صورت تابعی از عدد فرود به‏دست آمد. نتایج نشان می‏دهد که تفاوت معنی‏داری میان کلیه زبری های مورد مطالعه با مقادیر متفاوت ارتفاع نسبی زبری، از لحاظ تاثیری که بر کاهش میزان عمق نسبی، افزایش میزان استهلاک انرژی نسبی و افزایش نیروی برشی دارند وجود نداشته است اما اثر این مقادیر زبری در مقایسه با بستر صاف قابل ملاحظه می‏باشد.
نتیجه گیری: نتایج نشان داد که بستر زبر نسبت به بستر صاف به طور میانگین عمق نسبی پرش را 7/ 56 درصد کاهش می‏دهد و استهلاک انرژی نسبی 69 و نیروی برشی 6/2 درصد افزایش می‏یابد. از طرفی مقایسه نتایج آزمایشگاهی حاضر با نتایج سایر تحقیقات مشابه بر روی انواع بسترهای زبر نشان می‏دهد که نمودار حاصل از نقاط برازش داده شده منحنی ∆E /E_1 نسبت به عدد فرود، بر منحنی برازش مطالعه صمدی بروجنی 2013 بر بستر مثلثی منطبق می‏باشد و تغییرات میزان ضریب نیروی برشی و عمق نسبی پرش در محدوده عدد فرود مذکور روند افزایشی خواهد داشت که بیانگر مطابقت نتایج می‏باشد.
زبان:
فارسی
صفحات:
295 تا 306
لینک کوتاه:
magiran.com/p1659928 
دانلود و مطالعه متن این مقاله با یکی از روشهای زیر امکان پذیر است:
اشتراک شخصی
با عضویت و پرداخت آنلاین حق اشتراک یک‌ساله به مبلغ 990,000ريال می‌توانید 70 عنوان مطلب دانلود کنید!
اشتراک سازمانی
به کتابخانه دانشگاه یا محل کار خود پیشنهاد کنید تا اشتراک سازمانی این پایگاه را برای دسترسی نامحدود همه کاربران به متن مطالب تهیه نمایند!
توجه!
  • حق عضویت دریافتی صرف حمایت از نشریات عضو و نگهداری، تکمیل و توسعه مگیران می‌شود.
  • پرداخت حق اشتراک و دانلود مقالات اجازه بازنشر آن در سایر رسانه‌های چاپی و دیجیتال را به کاربر نمی‌دهد.
دسترسی سراسری کاربران دانشگاه پیام نور!
اعضای هیئت علمی و دانشجویان دانشگاه پیام نور در سراسر کشور، در صورت ثبت نام با ایمیل دانشگاهی، تا پایان فروردین ماه 1403 به مقالات سایت دسترسی خواهند داشت!
In order to view content subscription is required

Personal subscription
Subscribe magiran.com for 50 € euros via PayPal and download 70 articles during a year.
Organization subscription
Please contact us to subscribe your university or library for unlimited access!