ارائه روابط تجربي براي تعيين تعداد اضلاع پرش هاي هيدروليكي چندضلعي

Proposal of Experimental Relations for Determining the Number of Sides of Polygonal Hydraulic Jumps

به‌ طور معمول از برخورد جت مايع عمودي به يك صفحه‌ي صاف افقي، پرش هيدروليكي دايروي تشكيل مي‌شود. با اين وجود، در شرايط خاصي كه متأثر از عواملي مانند لزجت سيال، دبي حجمي، قطر جت و ارتفاع سيال در پايين‌ دست پرش مي‌باشد، تغيير جريان از حالت فوق بحراني به زيربحراني از ظاهر دايروي خود خارج شده و به‌صورت چندضلعي نمايان مي‌گردد. با وجود گذشت نزديك به دو دهه از مشاهده پديده پرش هيدروليكي چند ضلعي، تاكنون رابطه‌ي تجربي براي تخمين تعداد اضلاع پرش‌هاي هيدروليكي چند ضلعي بر حسب پارامترهاي مختلف ارائه نگرديده است. اندازه و تعداد اضلاع پرش‌هاي هيدروليكي چندضلعي به عوامل مختلفي مانند دبي حجمي سيال، قطر جت، ارتفاع سيال در پايين‌ دست پرش و خواص فيزيكي سيال و به عبارتي به اعداد بدون بعد رينولدز، وبر و باند بستگي دارند. ازاين‌رو در اين پژوهش با استفاده از روش طراحي آزمايشات به كمك تحليل تاگوچي به بررسي آزمايشگاهي اثرات دبي حجمي سيال، قطر جت و ارتفاع مانع در پايين‌دست پرش بر تعداد اضلاع پرش‌هاي هيدروليكي چندضلعي پرداخته شده و دو رابطه‌ي خطي و غيرخطي براي تخمين تعداد اضلاع پرش‌هاي هيدروليكي چندضلعي برحسب پارامترهاي مذكور ارائه مي‌گردد.

The circular hydraulic jump usually forms when a liquid jet impinges on a horizontal flat plate. However, under certain conditions of fluid viscosity, volume flow rate and obstacle height downstream of the jump, the flow changes from super-critical to sub-critical and hydraulic jump changes shape from circular to polygonal. Despite the phenomenon of the hydraulic polygon jump has observed about two decades, the experimental relationship has not been presented to estimate the number of sides of hydraulic polygon jumps. The size and number of sides of a polygonal hydraulic jump depend on various factors such as fluid volume flow rate, jet diameter, fluid height downstream of the jump, and fluid physical properties; in other words, they depend on the dimensionless numbers of Reynolds, Weber, and Bond. Hence, in this study Taguchi analysis, as a Design of Experiment method, was used to investigate the effect of volume flow rate, jet diameter and obstacle height downstream of the jump on the number of the sides of a polygon hydraulic jump and Linear and nonlinear relationships was proposed for estimating the number of the sides of a polygonal hydraulic jump in terms of the above mentioned parameters.