بخشی از مقاله
چکیده
تلفات زیاد انرژی توسط پرش هیدرولیکی باعث شده که از آن بعنوان یک پدیده کاهنده انرژی در سیتم های انتقال آب شناخته شود.زبری کف حوضچه عامل مهمی در کنترل، کاهش طول و عمق ثانویه و نیز افزایش افت انرژی توسط پرش هیدرولیکی می باشد. در این مطالعه نتایج بررسی آزمایشگاهی مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش با بستری با زبری های مکعبی شکل، گذارش شده است. مجموع 152 آزمایش در محدوده اعداد فرود 5/03تا12/7 انجام شد. زبری های انتخابی با سه ارتفاع و پنج عرض مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین مقایسه نتایج به دست آمده با داده های حاصل از پرش هیدرولیکی بر روی بستر صاف نشان داد که طول غلطاب پرش هیدرولیکی در بستر زبرنسبت به بستر صاف به طور قابل ملاحضه ای کاهش می یابند. در نهایت روابطی برای بدست آوردن طول غلطاب پرش هیدرولیکی برحسب عدد فرود جریان فوق بحرانی ورودی برای پرش های تشکیل شده بر روی بسترهای زبر، ارائه گردید.
واژه های کلیدی: پرش هیدرولیکی، بستر زبر، طول غلطاب پرش هیدرولیکی
مقدمه
پرش هیدرولیکی پدیده ای رایج در پایین دست سازه های هیدرولیکی، نظیر سرریزها و دریچه ها می باشد.تبدیل سریع جریان فوق بحرانی به شرایط زیر بحرانی در بازه ای نسبتاً کوتاه، عمق جریان را افزایش می دهد و باعث افت قابل توجه انرژی می گردد. این پدیده بطور کسترده ای توسط محققان مختلف بر روی کانال های مستطیلی مستقیم و افقی با کف صاف - پرش هیدرولیکی کلاسیک - ، مورد بررسی قرار گرفته است. به پیشنهاد بلانگر - - 2 عمق ثانویه پرش کلاسیک در ناحیه زیر بحرانی بر روی بستر صاف با مقطع مستطیلی - 2∗ - به این صورت محاسبه می شود:
ترتیب عمق و سرعت متوسط فوق بحرانی در ابتدای پرش و g شتاب ثقل می باشد. نمای کلی از پرش هیدرولیکی بر روی بستر صاف در شکل 1 قابل ملاحضه است. 1 و 2∗ به ترتیب بیانگر عمق اولیه و ثانویه پرش هیدرولیکی بر روی بستر صاف و 1 و r به ترتیب نمایان گر طول پرش و طول غلطاب می باشند. حوضچه های آرامش در پایاب سازه های هیدرولیکی ، محل مناسبی برای ایجاد، کنترل و مهار پرش هیدرولیکی به شمار می آیند و بلوک های داخل حوضچه، باعث هدایت پرش به درون آن و استهلاک بخشی از انرژی جنبشی پرش هیدرولیکی و در نتیجه افزایش راندمان حوضچه های آرامش می شوند. در سال های اخیر، از المان های زبر در کف حوضچه ها استفاده شده است. محققانی از جمله اید و راجاراتنام - 3 - ، اید - 4 - ، گوهری و فرهودی - 5 - ، محمد علی - 9 - ، توکیای - - 12 و... اثر زبری ها را در افزایش کارایی حوضچه هی آرامش و کاهش طول پرش هیدرولیکی مورد بررسی قرار داده اند. زبری کف می تواند به صورت سنگ چین، موج های سینوسی، موج های سینوسی، ذوزنقه ای، مستطیلی و مثلثی در عرض آبراهه باشد.
شکل - - 1 شمای کلی از پرش هیدرولیکی
راجاراتنام - 11 - از اولین محققانی بود که بطور گسترده مشخصات پرش هیرولیکی بر روی کانالهایی با بستر زبر را مورد بررسی قرار داد.وی نشان داد که طول غلطاب وطول پرش و عمق ثانویه پرش بر روی بستر زبر - 2 - ، در مقایسه با مقادیر متناظر آنها برروی بستر صاف بطور قابل ملاحضه ای کاهش می یابند. وی پارامتری را به نام زبری نسبی k= ⁄ 1 - - معرفی کرد که در آن ارتفاع معادل زبری و 1 عمق اولیه پرش هیدرولیکی بر روی سطح زبر می باشد. و نشان داد 2 تابعی از عدد فرود جریان فوق بحرانی ورودی - 1 - و زبری نسبی می باشد. وی نشان داد که اتلاف انرژی در پرش هیدرولیکی تشکیل شده بر روی بستر زبر بیش از 1,64 برابرپرش هیدرولیکی کلاسیک می باشد. هیو و فلاک - 6 - بر اساس
