مطالعه آزمایشگاهی اثر تمایل بلوک‌ها بر مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش تیپ سه usbr

سابقه و هدف: یکی از روش‌های متداول برای استهلاک انرژی جنبشی جریان در پایین‌دست سازه‌های آبی در حوضچه‌های آرامش پرش هیدرولیکی می‌باشد. پارامترهایی چون طول پرش، نسبت عمق ثانویه به عمق اولیه و میزان افت انرژی از جمله پارامترهای مهمی هستند که بر اقتصادی‌کردن سازه حوضچه آرامش تاثیر فراوانی دارند. از نظر تاریخی، نخستین بار پرش هیدرولیکی توسط بیدون در سال 1818 مورد بررسی قرار گرفت. از آن زمان تاکنون، پژوهشگران زیادی با به‌کارگیری زبری‌های مکعبی، لوزی و ذوزنقه‌ای شکل، بلوک‌های دارای انحنا در وجه بالادست و بلوک‌های بدون انحنا، بستر موجدار سینوسی، نوارهایی با مقطع ذوزنقه‌ای، دیوارهای ممتد و زبری‌های نواری مستطیلی خصوصیات این پدیده را مطالعه کرده‌اند. با این وجود، علی‌رغم گذشت دو قرن از شروع مطالعات در مورد پرش هیدرولیکی، هنوز مسایل ناشناخته‌ای در مورد آن وجود دارد که پژوهشگران را برای ادامه پژوهش ترغیب می‌نماید. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر تغییر زاویه بلوک‌های میانی در حوضچه آرامش ??? usbr بر مشخصه‌های پرش است. مواد و روش‌ها: آزمایش‌های این پژوهش در کانال آزمایشگاهی با دیواره‌های شفاف و بستر صاف با مقطع مستطیلی به عرض یک متر، عمق 85 سانتی‌متر و طول 15 متر صورت گرفت. مدل شامل مخزن تامین آب، دریچه کشویی لبه تیز با بازشدگی ثابت 3 سانتی‌متر و یک دریچه پروانه‌ای در انتهای پایین‌دست کانال برای تنظیم عمق پایاب و فلومتر برای اندزه‌گیری دبی جریان است. بخشی از ابتدای کانال که بلافاصله بعد از دریچه مخزن قرار دارد، به‌عنوان حوضچه آرامش در نظر گرفته شده، سپس بلوک‌های میانی و آبپایه انتهایی بر مبنای ابعاد استاندارد حوضچه آرامش ??? usbr داخل کانال نصب گردید. در این مطالعه بلوک‌های میانی در دو وضعیت واگرا و همگرا نسبت به محور مرکزی کانال قرار داده شد و در هر وضعیت 8 زاویه استقرار 10، 20، 30، 40، 50، 60، 70 و 80 درجه برای بلوک‌ها در نظر گرفته شد. پس از برقراری دبی مورد نظر، دریچه انتهایی فلوم برای تشکیل پرش غیرمستغرق با پنجه قرار گرفته در ابتدای فلوم در زیر دریچه بالادست تنظیم گردید و مقادیر دبی جریان، طول پرش، عمق آب اولیه و ثانویه پرش اندازه‌گیری و عکس‌برداری متوالی از پروفیل پرش انجام شد. دامنه تغییرات مقادیر دبی و عدد فرود از 39 تا 7/81 و 44/4 تا 56/8 بود. در مجموع 180 آزمایش برای پرش‌های کلاسیک، تیپ سه استاندارد و وضعیت‌های واگرا و همگرا انجام شد.یافته‌ها: در وضعیت همگرا با افزایش زاویه استقرار بلوک‌ها تا 30 درجه، طول پرش به مقدار قابل‌ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد و با افزایش بیش‌تر زاویه بلوک‌ها، جبهه پرش از دیواره‌های قایم کانال جدا شده و به‌سمت خط مرکزی کانال منحرف شده و نهایتاً طول پرش افزایش می‌یابد.نتیجه‌گیری: نتایج نشان می‌دهند که افزایش زاویه استقرار بلوک‌ها تا 30 درجه در حالت همگرا باعث کاهش طول پرش به‌میزان متوسط 40 درصد و کاهش نسبت عمق ثانویه به‌میزان 10 درصد می‌گردد و افت انرژی نسبی را به 75 درصد می‌رساند. میزان این تغییرات در زاویه همگرایی بلوک 30 درجه با افزایش عدد فرود، برای افت انرژی نسبی و طول نسبی پرش افزایش و برای نسبت عمق ثانویه کاهش می‌یابد. علت اصلی کاهش طول پرش به‌علت تشدید جریان‌های ثانویه ناشی از تمایل بلوک‌ها در زاویه 30 درجه است. همچنین در وضعیت واگرا برای همه زوایای استقرار بلوک‌ها افزایش طول پرش مشاهده گردید.