مطالعه آزمایشگاهی آستانه حرکت سنگدانه ها و نواحی مستعد خرابی آبشکن توده سنگی دافع در شرایط مستغرق

در این مقاله به مطالعه آزمایشگاهی اثر پارامترهای مختلف بر سرعت آستانه حرکت سنگدانه های تشکیل دهنده آبشکن دافع و تشخیص نواحی مستعد خرابی در این نوع آبشکن ها پرداخته شده است. بدین منظور، سرعت آستانه حرکت تک آبشکن توده سنگی دافع با زاویه های قرارگیری 100، 110 و 120 درجه نسبت به راستای عمومی جریان، با اندازه قطر متوسط سنگدانه های 55/3، 1/7 و 11 میلی متر و با درصد استغراق های 2/31، 50 و 7/68 درصد مورد مطالعه قرار گرفت. در طی آزمایش از دوربین به منظور ثبت نواحی شروع خرابی استفاده شد و در نهایت مشخصات جریان به منظور بررسی علت خرابی ها با برداشت پارامترهای آشفتگی اطراف آبشکن بوسیله سرعت سنج سه بعدی ADV، بررسی شد. نتایج حاصل نشان داد که افزایش زاویه قرارگیری آبشکن به میزان 10 درجه، باعث کاهش سرعت آستانه حرکت به میزان متوسط 35/5 درصد می شود. دو ناحیه، محل اتصال دماغه به شیب بالادست و محل اتصال دماغه به شیب پایین دست جزو نواحی مستعد خرابی آبشکن توده سنگی دافع بوده و اغلب خرابی ها از این نواحی شروع می شوند. تشکیل نواحی دو گانه تشدید سرعت و گستردگی آن در نواحی تاج آبشکن، ایجاد حداکثر انرژی جنبشی آشفتگی و تنش های رینولدز در نواحی مستعد مذکور دلیلی بر شروع خرابی می باشند. بیشینه مقدار مولفه در محل اتصال دماغه به شیب بالادست، نوک آبشکن و در امتداد لایه برشی شکل می گیرد که باعث حرکت سنگدانه ها از این قسمت شده و با توجه به مقادیر منفی تنش های و تجمع سنگدانه ها در ناحیه چرخشی پشت آبشکن اتفاق می افتد.