بررسي آزمايشگاهي استهلاك انرژي در انقباض ناگهاني جريان با سطوح آزاد

Experimental Investigation of Energy Dissipation in the Sudden Choked Flow with Free Surfaces

يكي از مشكلات موجود در مراحل ذخيره سازي و انتقال آب افزايش انرژي جنبشي جريان است كه با استفاده از مستهلك كننده هاي انرژي مي توان آن را كاهش داد. در صورت عدم كنترل به هنگام انرژي جنبشي جريان ريزشي، خسارات قابل توجهي به كانال ها و سازه هاي پايين دست وارد خواهد شد. يكي از راهكارهاي كاهش اين انرژي جنبشي مخرب استفاده از حوضچه هاي آرامش و پرش هيدروليكي مي باشد. با توجه به اهميت موضوع در اين تحقيق رفتار يك جريان فوق بحراني با سطح آزاد در مواجهه با انقباض ناگهاني در مسير جريان، به صورت آزمايشگاهي مورد ارزيابي قرار گرفته است. بر اين اساس عدد فرود به عنوان تاثيرگذارترين پارامتر بدون بعد در اين زمينه در بازه 3 تا 8 تغيير كرده است. بر اساس نتايج آزمايشگاهي با افزايش عدد فرود جريان بالادست، پارامترهاي افت انرژي نسبت به بالادست و پايين دست افزايش مي يابند. همچنين ميزان استهلاك انرژي ناشي از انقباض ناگهاني بيشتر از پرش هيدروليكي آزاد مشاهده شد به طوري كه بر اساس افت انرژي نسبت به بالادست، 43/11 درصد و بر اساس افت انرژي نسبت به پايين دست، 03/65 درصد بيشتر از پرش هيدروليكي آزاد، استهلاك انرژي وجود داشته است. همچنين بيشترين مقدار افت انرژي مربوط به قبل از انقباض ناگهاني مي باشد كه در اين مقطع با افزايش دبي جريان و متعاقبا با افزايش عدد فرود، ميزان افت انرژي به شدت افزايش يافته است. همچنين مشاهده گرديد، تنگ شدگي در تثبيت محل پرش موثر است.

One problem of accumulation and water flow is the increase in the kinetic energy experienced by the flow. Amortized energy regulators can be used to reduce this effect. If the kinetic energy of the falling flow is not controlled, considerable damage may be done to canals and downstream, structures. Due to the importance of making structures for energy dissipation lots of studies have been done so far that for instance studies of Peterka 1983 and Carvalho and Leandro (2012) must be noticed. A hydraulic jump is a common phenomenon that occurs downstream of hydraulic structures, such as weirs and grates which increase the fluid depth by converting from supercritical to subcritical flow conditions in a relatively short range. These jumps have an important role in the energy dissipation. The possibility of shrinking sections in the supercritical flow that may result from construction of a bridge foundation makes it necessary to calculate the energy dissipation caused by exposure to supercritical flow. In this study, supercritical flow behavior near sudden constrictions is evaluated.