مطالعه خصوصيات پرش هيدروليكي مستغرق روي سطوح زبر و شيب معكوس

Study of characteristics of submerged hydraulic jump on bed roughness and adverse slopes

كنترل پرش هيدروليكي براي كاهش خسارت وارده به ابنيه پايين‌دست از مسائل مورد توجه محققين است. هر چند تحقيقاتي بر روي كاربرد بستر زبر براي كنترل پرش مستغرق انجام شده است، اما مطالعه­اي بر روي كاربرد همزمان شيب معكوس همراه با زبري بستر و پله انتهايي انجام نگرفته است. در اين پژوهش، بررسي خصوصيات پرش هيدروليكي مستغرق در محدوده اعداد فرود اوليه 4 تا 10 و نسبت استغراق 1/0 تا 5/1 بر روي بستر با شيب معكوس، زبري سنگريزه­اي و ارتفاع پله انتهايي متفاوت انجام شد. نتايج نشان داد كه در يك عدد فرود معين، طول پرش مستغرق و افت انرژي نسبي آن به ترتيب بيشتر و كمتر از اين مشخصات براي پرش هيدروليكي آزاد است. همچنين با افزايش نسبت استغراق اتلاف انرژي به‌طور متوسط 10 و طول پرش مستغرق در مقايسه با حالت كلاسيك آن 33 درصد كاهش نشان داد. همچنين ضخامت لايه مرزي بي­بعد در پرش مستغرق برابر با 37/0 به دست آمد. از سوي ديگر مقادير ضريب نيروي برشي (ε) به‌طور متوسط 44/4 برابر حالت كلاسيك محاسبه شد.

Control of hydraulic jump to reduce damage to the structures of downstream is one of the issues of interest to researchers. Although several researches have been conducted on the application of rough bed to control submerged jump but, any study has not been published on the simultaneous application of the adverse slope, bed roughness and the positive step. In this research, the effect of different adverse slopes, bed roughness and positive step height were simultaneously investigated on characteristics of submerged hydraulic jump in Froude numbers from 4 to 10 and submerge ratio from 0.1 to 1.5. The results showed that in each special Froude number, the length of submerged jump and its relative energy loss are more and less than these specifications for free hydraulic jump; respectively. In addition to, with increasing the submerge ratio, the average energy loss and the submerged jump length decreased 10 and 33%; respectively as compare to the classical state. Also, the thickness of the dimensionless boundary layer of submerged jump was 0.37. On the other hand, the shear force coefficient (ε) was calculated 4.44 times more than the classic condition.