تحليل پرش هيدروليكي در مجراهاي بسته مستطيلي شيب دار با شيب مثبت با روش تحليلي هيدروليكي

Analysis of hydraulic jumps in rectangular closed conduits with positive slope

جهش هيدروليكي يا پرش هيدروليكي يك پديده جالب در علم مهندسي آب است. در اينجا جريان سيال از حالت فوق بحراني به حالت زير بحراني تبديل مي‌شود. دراين پديده افت انرژي در بسياري حالات بالا است و بخاطر اين موضوع جهش هيدروليكي در بسياري از سازه‌هاي مستهلك كننده انرژي به كار گرفته مي‌شود. امروزه جهش هيدروليكي در كانال‌هاي شيب دار بسته كمتر مورد مطالعه قرار گرفته است و دليل آن مسائل ناشناخته علمي است كه در اين موضوع نهفته است. تحقيقاتي در گذشته محدود به يافته‌هاي آزمايشگاهي در كانال‌هاي بسته مستطيلي و با شيب‌هاي كم را در بر مي¬گيرد. اين يافته‌ها محدود مي¬شوند به بدست آوردن عمق آب بعد از مجراي بسته بر اساس عمق اوليه جهش هيدروليكي. تحقيق، برطبق نتايج آزمايشگاهي ساير محققان، جهش هيدروليكي در يك كانال بسته مستطيلي با شيب‌هاي مثبت مختلف به صورت عددي و تحليلي مورد بررسي قرار گرفته است. در روش تحليلي از 3377 سري داده‌ها براي پيش بيني پارامترها استفاده گرديد. در روش تحليلي عمق ثانويه جهش هيدروليكي، طول پرش، عمق جريان بلافاصله پس از مجرا و عمق جريان فراتر از خروجي مجرا لحاظ و پيش¬بيني گرديد. به دليل اعتبار بخشي روش تحليلي از داده‌هاي آزمايشگاهي ديگران مربوط به عمق آب فراتر از خروجي كانال مستطيلي استفاده شد و نتايج اين دو روش با هم مقايسه گرديد، نتايج اين مقايسه نشان داد كه جواب‌هاي بدست آمده از طريق اين روش با نتايج آزمايشگاهي ديگران با هم مطابقت دارند و نتايج خوبي قابل مشاهده است.

Hydraulic jump is an interesting phenomenon in water engineering science, where the flow changes from supercritical condition to subcritical one. In this phenomenon energy dissipation is high and that is why it is widely used in the dissipating structures. In the literature, there is scarcity of investigation about hydraulic jump in closed sloping conduits and the investigation were limited to predict flow depth after rectangular conduit. In this research, the hydraulic jump in a closed conduit has been analytically investigated on different positive slopes. Several experimental data were collected from previous study to validate the result of analytical method. Totally, 3377 data series were used to predict the hydraulic jumps parameters such as hydraulic jump sequent depths, jump lengths, depths of flow immediately after the conduit and beyond the conduit outlet. A comparison between experimental data and analytical method indicates that the recommended equations are able to predict the hydraulic jump in a closed conduit with high accuracy