تاثير بستر زبر ذوزنقه اي قايم بر خصوصيات پرش هيدروليكي و استهلاك انرژي

Effect of Vertical Trapezoidal Rough Bed on Hydraulic Jump Characteristics and Energy Loss

يكي از سازه هاي موثر بر كاهش انرژي در پاياب سازه هاي هيدروليكي، حوضچه آرامش مي باشد كه با داشتن ضمايم سازه اي خاص و تشكيل پرش هيدروليكي، در آرام كردن جريان خروجي از سازه ها ايفاي نقش مي نمايد. زبر نمودن بستر، عامل موثري در استهلاك انرژي و كنترل پرش هيدروليكي به شمار مي رود. در اين مقاله نتايج بررسي آزمايشگاهي مشخصات پرش هيدروليكي در حوضچه آرامش با بستري با زبري هاي عرضي و يكپارچه ذوزنقه اي قايم، گزارش شده است. تعداد 126 آزمايش در محدوده اعداد فرود 9/3 تا 7/13 انجام شد. زبري هاي انتخابي با سه ارتفاع مختلف مورد بررسي قرار گرفتند و در هر ارتفاع چهار فاصله متفاوت بين بلوك ها در نظر گرفته شد. آناليز داده ها نشان مي دهد كه پروفيل سطح جريان در پرش هيدروليكي را مي توان با يك منحني ميانگين نشان داد. همچنين مقايسه نتايج به دست آمده با داده هاي حاصل از پرش هيدروليكي بر روي بستر صاف نشان داد كه مقادير عمق ثانويه، طول پرش هيدروليكي و طول غلطاب، در بستر زبر نسبت به بستر صاف به طور قابل ملاحظه-اي كاهش مي يابند؛ در حالي كه تنش برشي كف و افت انرژي، افزايش پيدا مي كنند. روند اين تغييرات با افزايش عدد فرود و ارتفاع و فاصله بين زبري ها، شدت مي يابد. مقادير تنش برشي كف، بر روي بسترهاي زبر بين 2/3 تا 6/9 برابر بستر صاف است. در نهايت روابطي براي به دست آوردن عمق مزدوج نسبي، افت نسبي انرژي و تنش برشي كف بر حسب عدد فرود جريان فوق بحراني ورودي براي پرش هاي تشكيل شده بر روي بسترهاي زبر، ارايه گرديد.

Stilling basins with different layout of rough and appurtenances are commonly used to reduce the excessive energy of exiting flow downstream of hydraulic structures through the phenomenon of hydraulic jump. This paper deals with an experimental investigation on the effect of vertical trapezoidal cross bars on the characteristics of hydraulic jump. total of 126 runs are conducted where the Froude number of incoming flow to the basin ranged from 3.9 to 13.7.Three different heights (t) were selected for the rough elements with four different longitudinal spacing(s).The results showed that the non dimensional profile of the jump could be defined with a unique equation. It was also revealed that the sequent depth, length of hydraulic jump and roller length are reduced while the energy loss is increased, comparing with classic jump. These effects are intensified as the Froude number of incoming flow, the height and spacing of the rough bars increased. It is found the bed shear stress is 3.2-9.6 times bigger than that on smooth bed. The investigation resulted in some empirical relations to define the sequent depth, energy loss and bed shear stress for different flow conditions on used rough beds.