مطالعه آزمايشگاهي مشخصات نواحي جداشدگي جريان در تقاطع چهار شاخه ي 90 درجه كانال هاي روباز با جريان زيربحراني

چكيده مقدمه: يكي از مشكلات موجود در محل تقاطع كانال‌ها توسعه‌ي ناحيه‌ي جداشدگي در كانال‌هاي پايين دست محل تقاطع ميباشد. ايجاد ناحيه جداشدگي نقش مهمي در تعيين محل سازه‌هاي هيدروليكي پايين دست داشته و افزايش ابعاد آن، كاهش سطح مقطع جريان را به دنبال دارد. با توجه به اثرات توسعه ناحيه جداشدگي، مطالعه در اين زمينه همواره مورد توجه محققين قرار داشته است. در اين تحقيق تاثير عواملي نظير نسبت دبي ورودي، ارتفاع سرريزهاي خروجي و ارتفاع كف كانال هاي ورودي بر روي ابعاد ناحيه جداشدگي در تقاطع چهار شاخه 90 درجه با جريان زيربحراني مورد بررسي قرار گرفت. مواد و روش ها: آزمايش‌ها در آزمايشگاه هيدروليك دانشگاه تبريز انجام شد. مدل آزمايشگاهي از يك كانال اصلي به طول 8.4 متر و كانال فرعي به طول 4.4 متر تشكيل شده كه ارتفاع و عرض كانال‌ها به ترتيب 50 و 40 سانتيمتر بود. زاويه بين دو كانال 90 درجه و شيب كف آن‌ها صفر در نظر گرفته شد. در اين تحقيق تاثير پارامترهاي هندسي و هيدروليكي مختلف نظير ارتفاع سرريزهاي كانال هاي خروجي، تراز كف كانال فرعي و نسبت دبي ورودي بر روي مشخصات ناحيه جداشدگي در كانال هاي خروجي در تقاطع 90 درجه با دو كانال ورودي و دو كانال خروجي به صورت آزمايشگاهي بررسي شد. در آزمايش‌ها به منظور بررسي الگوي جريان و همچنين اندازه‌گيري ابعاد ناحيه جداشدگي از تزريق ماده رنگي، خاك اره، خط كش و متر استفاده شد. نتايج و بحث: نتايج آزمايش‌ها نشان داد كه با افزايش نسبت دبي ورودي ابعاد ناحيه جداشدگي در كانال‌هاي خروجي افزايش مي يابد به‌طوري‌كه حداقل تغييرات (نسبت طول ناحيه جداشدگي در كانال اصلي به عرض كانال) در حدود 45 درصد بود. كاهش ارتفاع سرريزهاي خروجي نيز سبب افزايش ابعاد ناحيه جداشدگي در دو كانال خروجي شد. با افزايش ارتفاع كف كانال‌هاي فرعي، ابعاد ناحيه جداشدگي در كانال خروجي اصلي افزايش يافته كه محدوده تغييرات بين 0.8 تا 2.75 بود در صورتي‌كه ابعاد ناحيه جداشدگي در كانال خروجي فرعي كاهش يافته و محدوده تغييرات (نسبت طول ناحيه جداشدگي در كانال فرعي به عرض كانال) بين 0.2 2 بود . همچنين نتايج نشان داد كه با افزايش نسبت ارتفاع سرريز انتهاي كانال فرعي به ارتفاع سرريز انتهاي كانال اصلي ابعاد ناحيه جداشدگي در هر دو كانال اصلي و فرعي خروجي افزايش مي‌يابد به طوري كه محدوده تغييرات (طول ناحيه جداشدگي به عرض كانال) به ترتيب بين 0.21.4 و 0.2 2 بود. با وجود تغيير ابعاد ناحيه جداشدگي به ازاي شرايط جريان متفاوت نسبت عرض به طول ناحيه جداشدگي در دو كانال خروجي اصلي و فرعي ثابت و مقدار آن به ترتيب برابر با 0.16و 0.25 بود. در نهايت معادلات رگرسيوني براي محاسبه ابعاد ناحيه جداشدگي ارائه شدند به طوري كه نتايج آن‌ها مطابقت خوبي را با يكديگر نشان داد. نتيجه‌گيري: در اين تحقيق تاثير نسبت دبي ورودي، ارتفاع سرريزهاي انتهاي كانال‌ها و ارتفاع كف كانال‌هاي فرعي بر روي ابعاد ناحيه جداشدگي در تقاطع 90 درجه كانال هاي روباز بررسي شد. نتايج آزمايش‌ها نشان داد كه با افزايش نسبت دبي ورودي و ارتفاع سرريزهاي انتهايي، ابعاد ناحيه جداشدگي در كانال خروجي اصلي و فرعي افزايش مي‌يابد. با افزايش ارتفاع كف كانال فرعي ابعاد ناحيه جداشدگي در كانال اصلي افزايش يافت اما اين ابعاد در كانال خروجي فرعي با كاهش همراه بود. همچنين با افزايش نسبت (نسبت ارتفاع سرريزخروجي فرعي به اصلي) ابعاد ناحيه جداشدگي در دو كانال خروجي افزايش يافت.