بررسی اثر جت، زبری نیم استوانه ای و شیب معکوس بر پرش هیدرولیکی

چکیده مقاله

سابقه و هدف: ﺗﺸﮑﯿﻞ ﭘﺮش در ﺣﻮﺿﭽﻪ¬ﻫﺎی آراﻣﺶ ﻧﻘﺶ ﻣﺆﺛﺮی در اﺳﺘﻬﻼک اﻧﺮژی ﺟﺮﯾﺎن در ﭘﺎﯾﺎب ﺳﺎزه¬ﻫﺎی آﺑﯽ اﯾﻔﺎ ﻣﯽ¬ﮐﻨﺪ. ﭘﺮش ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ از ﻧﻮع ﺟﺮﯾﺎن¬ﻫﺎی ﻣﺘﻐﯿﺮ ﺳﺮﯾﻊ اﺳﺖ ﮐﻪ در ﺻﻮرت ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﻮدن ﺷﺮاﯾﻂ ﮐﺎﻧﺎل در ﭘﺎﯾﯿﻦ دﺳﺖ ﺟﺮﯾﺎن از ﺣﺎﻟﺖ ﻓﻮق ﺑﺤﺮاﻧﯽ ﺑﻪ زﯾﺮﺑﺤﺮاﻧﯽ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻣﯽ¬ﯾﺎﺑﺪ. در اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ ﺷﯿﻮه ﺟﺪﯾﺪی ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﮐﺎﻫﺶ اﻋﻤﺎق ﻣﺰدوج و ﻃﻮل ﭘﺮش ﭘﯿﺸﻨﻬﺎد ﺷﺪه اﺳﺖ ﮐﻪ در آن از وﯾﮋﮔﯽﻫﺎی ﯾﮏ ﺟﺖ ﻣﺴﺘﻄﯿﻠﯽ آزاد ﺳﺮﯾﻊ و زﺑﺮی ﮐﻒ ﺑﺮای ﺗﺄﺛﯿﺮﮔﺬاری ﺑﺮ ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت ﭘﺮش اﺳﺘﻔﺎده ﮔﺮدﯾﺪه اﺳﺖ. ﺑﺮﺧﻮرد ﺟﺖ ﺳﺮﯾﻊ ﺑﻪ ﭘﺮش و اﻧﺘﻘﺎل اﻧﺪازه ﺣﺮﮐﺖ ﺑﻪ آن ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت و ﻣﻮﻗﻌﯿﺖ ﭘﺮش را ﺗﺤﺖ تأثیر قرار می¬دهد. مواد و روش‌ها: در اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ ﯾﮏ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﺑﺎ ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ¬ای از آزﻣﺎﯾﺶﻫﺎ در ﯾﮏ ﮐﺎﻧﺎل ﺑﺎ ﺟﺪارهﻫﺎی شیشه¬ای به طول 10متر و عرض 3/0 متر و ارتفاع 5/0 متر اﻧﺠﺎم ﮔﺮﻓﺖ. ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺄﺛﯿﺮ دﺑﯽ، زاوﯾﻪ ﺟﺖ، شیب معکوس و زبری کف در2، 5/2 و 2/3 لیتر بر ثانیه ﺑﺮ روی ﻣﺸﺨﺼﺎت ﭘﺮش ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ از ﺳﻪ دﺑﯽ و با زاوﯾﻪ ﺣﺪاﮐﺜﺮ ﺟﺎﺑﻪ¬جایی برای جت و چهار زاویه برای راستای افقی جت شامل 60 درجه، 90 درجه، زاویه با حداکثر جابه‌جایی ابتدای پرش و زاویه بدون تغییر ابتدای پرش و سه نوع زبری استفاده شد. یافته‌ها: ﻧﺘﺎﯾﺞ آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﻧﺸﺎن داد، ﺑﺮای ﯾﮏ زاوﯾﻪ ﻣﺸﺨﺺ ﺟﺖ، در دﺑﯽ ﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ، ﭘﺮش ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ ﻫﯿﭻ ﮔﻮﻧﻪ ﺟﺎﺑﻪ¬ﺟﺎﯾﯽ 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. شیب معکوس و زﺑﺮی ﺑﺎﻋﺚ ﮐﺎﻫﺶ ﻣﺸﺨﺼﺎت ﭘﺮش ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ ﮔﺮدﯾﺪ. در شیب 25/2 و فاصلهd (فاصله بین زبری¬ها) و زاویه جت 2/3 بیشترین تغییرات در مشخصات پرش هیدرولیکی مشاهده گردید. نتیجه گیری: نتایج آزمایشگاهی نشان داد که افزایش تنش برشی، باعث تشدید تأثیر شیب معکوس و افزایش زبری کف کانال به دلیل افزایش تنش برشی، باعث تشدید تأثیر شیب معکوس روی طول پرش هیدرولیکی می¬شود. در توجیه این تغییرات می¬توان ثأثیر مؤلفه رو به پایین نیروی وزن در روی شیب معکوس و افزایش تنش برشی در روی بستر زبر را عامل اصلی تغییرات دانست. وارد کردن جت به پرش با زاویه¬ای بزرگ¬تر از زاویه بی¬اثر، موجب کاهش تا حدود 36.72 درصد نسبت اعماق مزدوج نسبت به حالت بدون جت و بستر صاف گردید. به کارگیری جت با زاویه حداقل و دبی جت حداکثر و بیش¬ترین عدد فرود(9.62) موجب افزایش 10.4 دصد نسبت اعمق مزدوج نسبت به حالت بدو جت و بستر صاف شد.