بررسي آزمايشگاهي اثر هوادهي به جت هاي قائم بر ابعاد حفره آبشستگي

Experimental Investigation of the Effect of Air Entrained Vertical Jet on the Scour Hole Dimentions

عموماً مطالعات پیرامون آبشستگی توسط مدل‌‌های فیزیكی انجام می‌‌شود. تحقیقات نشان داده‌است كه میزان هوای ورودی به جت خروجی از سرریزها در مدل كمتر از اصل است. لذا تأثیر هوادهی بر حفره‌ی آبشستگی نیازمند مطالعه می‌‌باشد. در این مقاله به بررسی آزمایشگاهی تأثیر پارامترهایی نظیر میزان اختلاط هوا و عمق‌ پایاب بر ابعاد حفره‌ی آبشستگی ناشی از جت‌‌های قائم مستغرق پرداخته شده است.حفره‌ی آبشستگی كه تحت شرایط هوادهی و بدون‌هوادهی ایجاد شده، تحت شرایط هیدرولیكی یكسان از قبیل سرعت جت و عمق پایاب مورد مقایسه قرار گرفته است. پروفیل حفره‌ی آبشستگی تحت شرایط یكسان قطر ذرات مصالح بستر و عمق پایاب اساساً به عمق آبشستگی وابسته است. تحقیق حاضر نشان داد كه غلظت هوا در میزان ابعاد حفره آبشستگی مؤثر است و عمق آبشستگی را كاهش می‌دهد. از بررسی روند تغییرات حداكثر عمق و طول نسبی آبشستگی و در مقابل عدد فرود پایاب ناشی از جت‌‌های قائم پیش هوادهی‌شده در حوضچه‌ی استغراق ملاحظه گردید كه با افزایش غلظت هوای وارد به جت، میزان حداكثر عمق و طول نسبی حفره‌ی آبشستگی كاهش می‌‌یابد. این میزان تغییرات در ابعاد حفره‌ی آبشستگی دارای آستانه‌ی حدی می‌‌باشد. بررسی نتایج نشان می‌‌دهد كه به‌ازا‌ی اعداد فرود پایاب بزرگ‌تر از 78/8 ، در صورتی‌كه میزان غلظت هوای وارد به جت كوچك‌تر از 25/3 درصد باشد، تأثیری بر میزان حداكثر عمق نسبی حفره‌ی آبشستگی مشاهده نمی‌‌گردد. هم‌چنین به‌ازای عدد فرود پایاب بزرگ‌تر از 45/8 ، چنانچه میزان غلظت هوای وارد به جت كوچك‌تر از 25/3 درصد باشد اثری بر حداكثر طول نسبی حفره‌ی آبشستگی مشاهده نمی‌‌گردد.

Many experimental studies have been conducted on development of the scour hole as a result of vertical jet impaction. Research has shown that aeration of the nappe flow in the model is much weaker than that in the prototype. Therefore, the influence of aeration on scour holes needs further study. Experimental investigation of the effects of air entrainment and tail water depth on the scour hole developed by a vertical submerged jet impaction is carried out in this study. The scour holes with and without air entraining conditions were investigated while hydraulic parameters like jet velocity and tail-water depth were kept constant. The results showed that air entrainment effectively reduces the scour depth and dimension. Variation of maximum relative depth and length of scouring i.e. ds/htw and Ls/htw versus tail-water Froude number parameter, i.e. were analyzed. By increasing the air concentration, maximum relative depth and length of scour hole reduced. The changes in scour hole dimension has a threshold. Results indicated that for more than 8.78, no meaningful effect on maximum scour hole depth (ds/htw) and length (Ls/htw) was seen for air concentration of less than 3.25 percent.