بررسی آزمایشگاهی اثر هوادهی به جت های قائم بر ابعاد حفره آبشستگی

عموماً مطالعات پیرامون آبشستگی توسط مدل‌‌های فیزیکی انجام می‌‌شود. تحقیقات نشان داده‌است که میزان هوای ورودی به جت خروجی از سرریزها در مدل کمتر از اصل است. لذا تاثیر هوادهی بر حفره‌ی آبشستگی نیازمند مطالعه می‌‌باشد. در این مقاله به بررسی آزمایشگاهی تاثیر پارامترهایی نظیر میزان اختلاط هوا و عمق‌ پایاب بر ابعاد حفره‌ی آبشستگی ناشی از جت‌‌های قائم مستغرق پرداخته شده است.حفره‌ی آبشستگی که تحت شرایط هوادهی و بدون‌هوادهی ایجاد شده، تحت شرایط هیدرولیکی یکسان از قبیل سرعت جت و عمق پایاب مورد مقایسه قرار گرفته است. پروفیل حفره‌ی آبشستگی تحت شرایط یکسان قطر ذرات مصالح بستر و عمق پایاب اساساً به عمق آبشستگی وابسته است. تحقیق حاضر نشان داد که غلظت هوا در میزان ابعاد حفره آبشستگی موثر است و عمق آبشستگی را کاهش می‌دهد. از بررسی روند تغییرات حداکثر عمق و طول نسبی آبشستگی و در مقابل عدد فرود پایاب ناشی از جت‌‌های قائم پیش هوادهی‌شده در حوضچه‌ی استغراق ملاحظه گردید که با افزایش غلظت هوای وارد به جت، میزان حداکثر عمق و طول نسبی حفره‌ی آبشستگی کاهش می‌‌یابد. این میزان تغییرات در ابعاد حفره‌ی آبشستگی دارای آستانه‌ی حدی می‌‌باشد. بررسی نتایج نشان می‌‌دهد که به‌ازا‌ی اعداد فرود پایاب بزرگ‌تر از 8.78 ، در صورتی‌که میزان غلظت هوای وارد به جت کوچک‌تر از 3.25 درصد باشد، تاثیری بر میزان حداکثر عمق نسبی حفره‌ی آبشستگی مشاهده نمی‌‌گردد. هم‌چنین به‌ازای عدد فرود پایاب بزرگ‌تر از 8.45 ، چنانچه میزان غلظت هوای وارد به جت کوچک‌تر از 3.25 درصد باشد اثری بر حداکثر طول نسبی حفره‌ی آبشستگی مشاهده نمی‌‌گردد.

Experimental Investigation of the Effect of Air Entrained Vertical Jet on the Scour Hole Dimentions

Many experimental studies have been conducted on development of the scour hole as a result of vertical jet impaction. Research has shown that aeration of the nappe flow in the model is much weaker than that in the prototype. Therefore, the influence of aeration on scour holes needs further study. Experimental investigation of the effects of air entrainment and tail water depth on the scour hole developed by a vertical submerged jet impaction is carried out in this study. The scour holes with and without air entraining conditions were investigated while hydraulic parameters like jet velocity and tailwater depth were kept constant. The results showed that air entrainment effectively reduces the scour depth and dimension. Variation of maximum relative depth and length of scouring i.e. ds/htw and Ls/htw versus tailwater Froude number parameter, i.e. were analyzed. By increasing the air concentration, maximum relative depth and length of scour hole reduced. The changes in scour hole dimension has a threshold. Results indicated that for more than 8.78, no meaningful effect on maximum scour hole depth (ds/htw) and length (Ls/htw) was seen for air concentration of less than 3.25 percent.