پديد آورندگان :
دستوراني، مهدي دانشگاه بيرجند - گروه مهندسي آب , اسماعيلي، كاظم دانشگاه مشهد , بهرامي، مهدي دانشگاه فسا , ديندارلو، علي دانشگاه خليج فارس بوشهر
كليدواژه :
ﭘﺮش ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ , ﺟﺖ آزاد ﻣﺴﺘﻄﯿﻠﯽ , ﺟﺮﯾﺎن ﻓﻮق ﺑﺤﺮاﻧﯽ , زﺑﺮي
چكيده فارسي :
سابقه و هدف:تشكيل پرش در حوضچه‌هاي آرامش نقش موثري در استهلاك انرژي جريان در پاياب سازه‌هاي آبي ايفا مي‌كند.پرش هيدروليكي از نوع جريان هاي متغير سريع است كه در صورت مناسب بودن شرايط كانال درپايين دست جريان از حالت فوق بحراني به زيربحراني تغيير مي يابد و با استهلاك انرژي قابل توجهي همراه است. دراين پژوهش شيوه جديدي به منظور كاهش اعماق مزدوج و طول پرش پيشنهاد شده است كه در آن از ويژگيهاي يك مستطيلي آزاد سريع و زبري كف 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 مي‌دهد. مواد و روش‌ها: در اين تحقيق يك مطالعه آزمايشگاهي با مجموعه‌اي از آزمايش‌ها در يككانال با جداره‌هاي تمام شيشه‌اي به عرض30 سانتي‌متر و به طول 12 متر و ارتفاع50 سانتي‌مترانجام گرفت. عمق جريان در طول كانال به دو روش مستقيم وغير مستقيم اندازه‌گيري 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 اندازه‌گيري شد. بمنظور بررسي تاثير دبي ، زاويه جت و زبري كف بر روي مشخصات پرش هيدروليكي از سه دبي 2، 2.5 و3.2 ليتر بر ثانيه براي جت و چهار زاويه براي راستاي افقي جت شامل 60 درجه، 90 درجه، زاويه‌ي با حداكثر جابجايي ابتداي پرش و زاويه‌ي بدون تغيير ابتداي پرش و سه نوع زبري استفاده شد. يافته‌ها:نتايجآزمايشگاهي نشان داد، براي يك زاويه مشخص جت، در دبي‌هاي مختلف، پرش هيدروليكي هيچ‌گونه 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.زبري كف كانال باعث كاهش مشخصات پرشهيدروليكي گرديد. استفاده از جت با حداكثر زاويه، دبي3.2 ليتر بر ثانيه، كمترين عدد فرود جريان و زبري سينوسي،نسبت اعماق مزدوج به ميزان 45.9 درصد كاهش يافت. با بكارگيري جت با زاويه 60 درجه، دبي 3.2 ليتر بر ثانيه،بيشترين عدد فرود جريانو حالت بستر صاف، اعماق مزدوج 8.7 درصد افزايش يافت. حداكثر ميزان كاهش طول پرش (61.3 درصد) در استفاده از جت با حداكثر زاويه، دبي 3.2 ليتر بر ثانيه، كمترين عدد فرود جريانوحالت زبري سينوسي رخ داد. حداكثر ميزان افزايش طول پرش(15.7درصد) نيز در استفاده از جت با زاويه 60 درجه، دبي 3.2 ليتر بر ثانيهوبيشترين عدد فرود بود. استفاده از جت با حداكثر زاويه، دبي3.2 ليتر بر ثانيه، كمترين عدد فرود و بستر صاف، نيروهاي برشي تا حدود 17.8 برابر نسبت به حالت بدون جت و بدون زبري(بستر صاف)، افزايش نشان داد.استفاده ازجت با زاويه 60 درجه، نيروهاي برشي را به ميزان6.7 برابر نسبت به حالت بدون جت و بدون زبريكف كاهش داد. نتيجه‌گيري:وارد كردن جت به پرش با زاويه‌اي بزرگتر از زاويه‌يبي‌اثر، باعث كاهش نسبت اعماق مزدوج، طول پرش و افزايش افت انرژي و نيروهاي برشي كف مي‌گردد.
چكيده لاتين :
Background and Objectives: A jump formation in stilling basins has effective roles in reduction of flow energy in downstream of hydro structures. Hydraulic jump is kind of rapidly varied flow and converts from supercritical state to subcritical state of flow in downstream by significant dissipation. In this paper, there have been suggested a new method for decreasing both values of the conjugate depths and the hydraulic jump's length that was based on using the specifications of a rectangular free-jet for affecting to the jump features. In fact, fast impact of the jet into the jump and shifting the momentum value to it, affected the jump's specifications and situation.
Material and Methods: This research was an experimental study. The experimental setup was including the flume with the walls of the glass materials in the dimensions of the 1200*30*50 cube centimeter. The depth of the flow measured by two methods of direct and indirect named. Indirect method included installing the piezometers in the flume bed and reading the height of the water column in the piezometers by a camera with a high resolution. Then it measured by a plotter of the flow’s depth software. In order to the investigation of the effect of the discharge, jet angle and bed roughness on the jump’s specifications, the tests performed in various conditions by three different jet’s discharges of 2, 2.5 and 3.2 liter per second, the jet’s angles of 60 and 90 degree versus the horizontal direction and two specific angles that their direction considered toward the maximum displacement from the beginning point of the jump direction and without any displacement and change at the beginning point of the jump direction. Also, have been used three kind of roughness.
Results: Results have been showed, at a special jet angle, in the various dischargethe hydraulic jump had not any displacement and this angle was named as the neutral angle. As the jet’s angle increased, the jump moved toward the upstream until the angel reached to the extent with no movement of the jet to the upstream, this angle called as the maximum angle of the jump displacement. Change in the angle and discharge of the jet has beencaused changes in the secondary depth, jet length, relative energy loss and bed shear stress. Canal bed roughness was reduced hydraulic jump characteristics. Using jet with the maximum angle, the discharge equal to the 3.2 liter per second, minimum Froude number and sinusoidal roughness, the conjugate depths ratio have been decreased of 45.9 percent. Using a jet with the angle of the 60 degrees,the discharge of the 3.2 liter per second, the maximum Froude number of the flow in the flat bed,the conjugate depths ratio had increased by 8.7 percent. The maximum reduction in the jet length (61.3 percent) occurred at the maximum jet angle, 3.2 liter per second of discharge in the minimum Froude number and the sinusoidal roughness. The maximum increasing in the jet length (15.7 percent) was happened in the angle of the 60 degrees, discharge about 3.2 liter per .
second with the maximum Froude number and flat bed. Using the maximum angle of the jet, discharge about 3.2 liter per second and minimum Froude number in flat bed, shear forces were increased about 17.8 times versus without jet and flat bed. Using a jet with a 60-degree angle, was reduced shear stress to 6.6 times versus without jet and bed roughness. Conclusion: Applying the jet to the jump with an angle greater than ineffective angle causes decreasing in the conjugate depths ratio and jump length and causes increasing in the energy loss and bed shear forces.
