بررسي اثر زاويه برخورد جت به پرش هيدروليكي روي بستر زبر

سابقه و هدف:تشكيل پرش در حوضچه‌هاي آرامش نقش مؤثري در استهلاك انرژي جريان در پاياب سازه‌هاي آبي ايفا مي‌كند.پرش هيدروليكي از نوع جريان هاي متغير سريع است كه در صورت مناسب بودن شرايط كانال در پايين دست جريان از حالت فوق بحراني به زيربحراني تغيير مي يابد و با استهلاك انرژي قابل توجهي همراه است. در اين پژوهش شيوه جديدي به منظور كاهش اعماق مزدوج و طول پرش پيشنهاد شده است كه در آن از ويژگيهاي يك مستطيلي آزاد سريع و زبري كف براي تاثير گذاري برخصوصيات پرش استفاده گرديده است. برخورد جت سريع به پرش و انتقال اندازه حركت به آن خصوصيات و موقعيت پرش را تحت تاثير قرار مي‌دهد. مواد و روش‌ها: در اين تحقيق يك مطالعه آزمايشگاهي با مجموعه‌اي از آزمايش‌ها در يككانال با جداره‌هاي تمام شيشه‌اي به عرض30 سانتي‌متر و به طول 12 متر و ارتفاع50 سانتي‌مترانجام گرفت. عمق جريان در طول كانال به دو روش مستقيم وغير مستقيم اندازه‌گيري شد. در روش غير مستقيم با نصب پيزومترهايي در كف كانال و قرائت ارتفاع پيزومترها به كمك دوربيني با قدرت وضوح بالا و سپس استفاده از نرم افزار گرافر عمق جريان اندازه‌گيري شد. بمنظور بررسي تاثير دبي ، زاويه جت و زبري كف بر روي مشخصات پرش هيدروليكي از سه دبي 2، 2.5 و3.2 ليتر بر ثانيه براي جت و چهار زاويه براي راستاي افقي جت شامل ‌‌60 درجه، 90 درجه، زاويه‌ي با حداكثر جابجايي ابتداي پرش و زاويه‌ي بدون تغيير ابتداي پرش و سه نوع زبري استفاده شد. يافته‌ها:نتايجآزمايشگاهي نشان داد، براي يك زاويه مشخص جت، در دبي‌هاي مختلف، پرش هيدروليكي هيچ‌گونه جابجايي ندارد كه اين زاويه به عنوان زاويه بي اثر نامگذاري شد. با افزايش زاويه جت، پرش به سمت بالادست حركت كرد و از يك زاويه به بعد پرش هيچ گونه حركتي به سمت بالادست نداشت كه اين زاويه نيز به عنوان حداكثر زاويه جابجاي پرش نامگذاري گرديد. تغيير زاويه و دبي جت موجب كاهش يا افزايش عمق ثانويه، طول پرش، افت انرژي نسبي و نيروي برشي بستر شد.زبري كف كانال باعث كاهش مشخصات پرشهيدروليكي گرديد. استفاده از جت با حداكثر زاويه، دبي3.2 ليتر بر ثانيه، كمترين عدد فرود جريان و زبري سينوسي،نسبت اعماق مزدوج به ميزان 45.9 درصد كاهش يافت. با بكارگيري جت با زاويه 60 درجه، دبي 3.2 ليتر بر ثانيه،بيشترين عدد فرود جريانو حالت بستر صاف، اعماق مزدوج 8.7 درصد افزايش يافت. حداكثر ميزان كاهش طول پرش (61.3 درصد) در استفاده از جت با حداكثر زاويه، دبي 3.2 ليتر بر ثانيه، كمترين عدد فرود جريانوحالت زبري سينوسي رخ داد. حداكثر ميزان افزايش طول پرش(15.7درصد) نيز در استفاده از جت با زاويه 60 درجه، دبي 3.2 ليتر بر ثانيهوبيشترين عدد فرود بود. استفاده از جت با حداكثر زاويه، دبي3.2 ليتر بر ثانيه، كمترين عدد فرود و بستر صاف، نيروهاي برشي تا حدود 17.8 برابر نسبت به حالت بدون جت و بدون زبري(بستر صاف)، افزايش نشان داد.استفاده ازجت با زاويه 60 درجه، نيروهاي برشي را به ميزان6.7 برابر نسبت به حالت بدون جت و بدون زبريكف كاهش داد. نتيجه‌گيري:وارد كردن جت به پرش با زاويه‌اي بزرگتر از زاويه‌يبي‌اثر، باعث كاهش نسبت اعماق مزدوج، طول پرش و افزايش افت انرژي و نيروهاي برشي كف مي‌گردد.