توصيفگر ها :
پرش هيدروليكي , حوضچه آرامش , واگرايي , زبري مصنوعي , طول پرش , عمق ثانويه , افت انرژي
چكيده فارسي :
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.
چكيده انگليسي :
In hydraulics, hydraulic jump is an unreversible phenomenon of fast variable flow type, which is more common in free surface currents such as flow of rivers and outflows from overflows and valves are discussed. When upstream of a channel with a free surface, supercritical current and downstream it, there is a subcritical current, at a point between these two currents, a hydraulic jump occurs, because the conversion of the current from supercritical to subcritical is not mildly possible. When upstream of a channel with a free surface, supercritical current and downstream it, there is a subcritical current, at a point between these two currents, a hydraulic jump occurs, because the conversion of the current from supercritical to subcritical is not mildly possible. Thus in the hydraulic jump phenomenon, the flow from the supercritical state to the subcritical state becomes. This conversion occurs suddenly and at a short interval and is accompanied with a lot of energy dissipation because to turbulence on the water surface. Relaxation ponds are commonly used downstream of hydraulic structures as energy dissipators. The dimensions of the relaxation ponds depend directly on the hydraulic jump characteristics. Hence, the researchers have been trying to make arrangements in location of the hydraulic jump, can improve the jump characteristics to bring great economic savings. More energy drop, less length jump and fewer the ratio of secondary depth to primary depth are the determining parameters in the optimal design of the relaxation ponds. So far, many techniques to increase energy loss and reduction of length and secondary depth in hydraulic jump has been used. In the present study, divergent hydraulic jumps with using of artificial roughnesses was investigated in laboratory, analytical and numerical ways and The effect of canal wall divergence and different arrangements of artificial roughness on hydraulic jump characteristics was investigated. In this research, bed roughness and ponds divergence as were reviewed simultaneously and roughnesses in ponds with divergent walls tested with ratios of 1, 1.33 and 1.6 and each of these cases with 3 discharges and 3 different openings. A total 135 experiment is done in the range of numbers of landing 4.5 to 9 and discharging 30 to 50 liters per second. Also in this study secondary depth reduction was measured 13.6% in the range of the primary numbers of landing expressed. The amount of relative energy loss has been obtained 11% and results showed that divergence of 1.6 compared to other divergence cases has a considerable effect on reducing this value. On average in this study, the length of the hydraulic jump and the length of the rotation has reducing by 12.7% and 17%. According to the results of this study by reduce the cost, we can going to make a relaxation pond with sudden divergence and artificial roughness.
