بررسی آزمایشگاهی پرش هیدرولیکی درون حوضچه آرامش با آستانه انتهایی پلکانی
چکیده
پرش هیدرولیکی جریان متغیر سریعی است که طی آن جریان فوق بحرانی به جریان زیر بحرانی تبدیل می شود. حوضچه های آرامش معمولاً در پایین دست شوتها، دریچه ها و ... برای کنترل پرش هیدرولیکی استفاده می شود. بلوکهای میانی، پله های مثبت و منفی و آستانه انتهایی تجهیزاتی هستند که معمولاً برای استقرار پرش هیدرولیکی درون حوضچه آرامش استفاده می شوند. در تحقیق حاضر تشکیل پرش هیدرولیکی درون نوع جدیدی از حوضچه آرامش با آستانه انتهایی پلکانی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات گسترده درون فلومی با عرض 60 سانتی متر، ارتفاع 1 متر و طول 12 متر انجام شده است. در این آزمایشات تاثیر آستانه انتهایی بر خصوصیات پرش هیدرولیکی مورد بررسی قرار گرفته است. اثر پارمترهای مهمی چون عدد فرود اولیه عمق پایاب، هندسه آستانه و موقعیت قرار گیری آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. در آزمایشات سری اول به بررسی اثر پارامترهای موثر (شرایط جریان در بالادست وپایین دست حوضچه و همچنین هندسه حوضچه شامل ارتفاع، تعداد پله و محل قرارگیری آستانه) بر خصوصیات پرش هیدرولیکی پرداخته شد. نتایج آزمایشات سری اول نشان داد، می توان پرش های تشکیل شده در این نوع حوضچه را به 5 نوع اصلی پرش نوع a، b، b مینیمم، c و c مینیمم تقسیم بندی کرد. پرش ها در تبدیل از نوع a به b و.... c مینیمم به تدریج درصد خروجشان از حوضچه افزایش می یابد طوری که در نوع min c پرش هیدرولیکی در آستانه خروج کامل از حوضچه قرار دارد و در پرش نوع a پرش به صورت کامل در حوضچه تشکیل می شود. افزایش عمق پایاب باعث افزایش ماندگاری پرش می گردد. افزایش ارتفاع آستانه اثر مثبت بر ماندگاری پرش، افزایش طول پرش، کاهش عمق پایاب و نتیجتاً افزایش نرخ استهلاک انرژی را به همراه دارد. افزایش تعداد پله آستانه اثر منفی بر ماندگاری پرش دارد. محل قرار گیری آستانه نسبت به دریچه ورودی اثر مثبت بر ماندگاری پرش در حوضچه دارد ولی در فواصل دورتر از طول پرش نوع a اثر بسیار کمی بر پرش هیدرولیکی دارد. آزمایشات سری دوم نیز به منظور تخمین اولیه برای طراحی حوضچه با آستانه پلکانی انجام شد. با توجه به نتایج آزمایشات سری دوم می توان گفت؛ به رغم هندسه ساده این نوع حوضچه (تجهیزات کمتر در مقایسه با دیگر حوضچه ها)، طول پرش این نوع حوضچه تقریباً برابر با حوضچه نوع 2 usbr می باشد. عمق پایاب نسبی برای این نوع حوضچه کمتر از عمق پایاب نسبی حوضچه نوع 2 usbr می باشد همچنین نرخ استهلاک انرژی این نوع حوضچه نیز بیشتر از نرخ استهلاک انرژی حوضچه 2 usbr می باشد.