بررسي ارتفاع امواج ضربه اي در تبديل هاي همگراي كانال روباز

تبديل هاي همگرا در جريان هاي فوق بحراني كاربردهاي گسترده اي دارند. از جمله آن مي توان به انتقال جريان از كانال هاي آبگير سدها به سرريزهاي تونلي، كاهش عرض كانال در تندآب ها و كاهش زمان انتقال جريان در كانال هاي انتقال سيلاب اشاره كرد. جريان فوق بحراني در تبديل هاي همگرا همراه با ايجاد امواج ضربه اي مي باشد. در اين تحقيق ارتفاع امواج ضربه اي در تبديل هاي همگراي كانال روباز با مقاطع ذوزنقه اي و مستطيلي با به كارگيري مدل هاي آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفت. طول ديواره تبديل 1، ۰/۷۵ و ۰/۵ متر، نسبت همگرايي 1 به 2، 1 به 3 و 1 به 4 و زاويه شيب جانبي ديواره ها 35، 45، 60، 70 و 90 درجه به عنوان متغيرهاي هندسي و همچنين هفت عدد فرود مختلف در محدوده ۹/۲۳-۳/۲۵ به عنوان متغير هيدروليكي آزمايش ها در نظر گرفته شد. مقادير ارتفاع امواج ضربه اي در نقاط مختلف جبهه موج اندازه گيري گرديد. سپس اثر پارامترهاي بي بعد به دست آمده از تحليل ابعادي بر روي ارتفاع امواج ضربه اي در طول تبديل بررسي شد. نتايج حاكي از آن بود كه در حالت كلي افزايش زاويه شيب جانبي ديواره تبديل، كاهش نسبت همگرايي، كاهش طول ديواره تبديل و همچنين افزايش عدد فرود جريان رابطه مستقيم با افزايش ارتفاع موج دارد. در نهايت رابطه اي براي محاسبه ارتفاع امواج ضربه اي در هر نقطه از تبديل هاي همگرا براساس پارامترهاي بي بعد با ضريب تبيين 89% ارائه شد. همچنين نتايج نشان داد كه طول ديواره تبديل موثرترين پارامتر هندسي بر روي ارتفاع امواج ضربه اي مي باشد.

Contractions have many uses in supercritical flows, such as flow conveyance from intake channels of dams to tunnel spillways, reduction of chutes width and reduction of flow conveyance time in the flood conduits. In supercritical flows shock waves form at contractions. In this research, height of shock waves in contractions of open-channels with trapezoidal and rectangular sections was investigated using experimental models. For this purpose, transition wall with the lengths of 1, 0.75 and 0.5m, convergence ratio with the values of 1/2, 1/3 and 1/4 and side slope with the angles of 35o, 45o, 60o, 70o and 90o were considered as geometric variables of the experiments. Also Froude number was assumed as a hydraulic variable of the experiments in the range of 3.25-9.23. The values of shock waves height were measured in various points of wave front. Then effect of dimensionless parameters achieved by dimensional analysis was investigated on the height of shock waves formed in the transitions. In general, the results showed that increasing the side slope angle of the transition wall, reduction of convergence ratio, and reduction of the transition wall length and increasing of the Froude number had a direct relationship with increasing the wave height. Finally, an equation with R2=0.89 was recommended using the dimensionless parameters for computing the height of shock waves at any point of contractions. Also, the results showed that the most effective parameter on height of shock waves was the length of transition wall.