بررسي اثر زاويه برخورد جت مستطيلي به پرش هيدروليكي

سابقه و هدف: يكي ازروش هاي معمول استهلاك انرژي درجريان هاي فوق بحراني بهره جستن ازپديده ي پرش هيدروليكي مي باشد .پرش هيدروليكي ازنوع جريان هاي متغيرسريع است كه درصورت مناسب بودن شرايط كانال در پايين دست جريان ازحالت فوق بحراني به زيربحراني تغييرمي 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 ويژگي هاي يك جت مستطيلي آزاد سريع 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 مي دهد. مواد و روش ها: در اين راستا يك مطالعه آزمايشگاهي با مجموعه اي از آزمايش ها در يك كانال با جداره هاي تمام شيشه اي به عرض30 سانتي متر و به طول 12 متر و ارتفاع50 سانتي مترانجام گرفت وجهت تثبيت موقعيت پرش، از يك دريچه قابل كنترل در پاييندست كانال استفاده گرديد. عمق جريان در طول كانال به دو روش مستقيم وغير مستقيم اندازه گيري 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 اندازه گيري شد. بمنظور بررسي تاثير دبي و زاويه جت بر روي مشخصات پرش هيدروليكي از سه دبي 2، 5/2 و2/3 ليتر بر ثانيه براي جت و چهار زاويه براي راستاي افقي جت شامل 60 درجه، 90 درجه، زاويه ي با حداكثر جابجايي ابتداي پرش و زاويه ي بدون تغيير ابتداي پرش استفاده شد. يافته ها: نتايج آزمايشگاهي نشان داد، پرش هيدروليكي براي يك زاويه مشخص جت هيچ گونه 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. استفاده از جتي با حداكثر زاويه و دبي2/3 ليتر بر ثانيه در كمترين عدد فرود جريان، موجب كاهشي تا حدود 4/25 درصد در نسبت عمق ثانويه گرديد. بكارگيري جتي با زاويه 60 درجه و دبي 2/3 ليتر بر ثانيه در بيشترين عدد فرود جريان موجب افزايش 7/8 درصدي نسبت عمق ثانويه شد. حداكثر ميزان كاهش طول پرش (3/48 درصد) زماني رخ داد كه از جتي با حداكثر زاويه و دبي 2/3 ليتر بر ثانيه در شرايط كمترين عدد فرود جريان استفاده گرديد. حداكثر ميزان افزايش طول پرش(7/15درصد) نيز مربوط به استفاده از جتي با زاويه 60 درجه و دبي 2/3 ليتر بر ثانيه در بيشترين عدد فرود بود. زماني كه از جتي با حداكثر زاويه و دبي2/3 ليتر بر ثانيه در شرايط كمترين عدد فرود استفاده گرديد، افت انرژي نسبي تا حدود 97/13 درصد افزايش يافت و نهايتاً بكارگيري جتي با زاويه 60 و 90 درجه به ترتيب موجب كاهش و افزايش نيروي هاي برشي كف شد. نتيجه گيري: وارد كردن جت به پرش با زاويه اي بزرگتر از زاويه ي بي اثر باعث كاهش نسبت اعماق مزدوج، طول پرش و افزايش افت انرژي و نيروهاي برشي كف مي گردد.