بررسی آزمایشگاهی استهلاک انرژی در انقباض ناگهانی جریان با سطوح آزاد

یکی از مشکلات موجود در مراحل ذخیره سازی و انتقال آب افزایش انرژی جنبشی جریان است که با استفاده از مستهلک کننده‌های انرژی می‌توان آن را کاهش داد. در صورت عدم کنترل به هنگام انرژی جنبشی جریان ریزشی، خسارات قابل توجهی به کانال‌ها و سازه‌های پایین‌دست وارد خواهد شد. یکی از راهکارهای کاهش این انرژی جنبشی مخرب استفاده از حوضچه‌های آرامش و پرش هیدرولیکی می‌باشد. با توجه به اهمیت موضوع در این تحقیق رفتار یک جریان فوق بحرانی با سطح آزاد در مواجهه با انقباض ناگهانی در مسیر جریان، به صورت آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته است. بر این اساس عدد فرود به عنوان تاثیرگذارترین پارامتر بدون بعد در این زمینه در بازه 3 تا 8 تغییر کرده است. بر اساس نتایج آزمایشگاهی با افزایش عدد فرود جریان بالادست، پارامترهای افت انرژی نسبت به بالادست و پایین‌دست افزایش می‌یابند. همچنین میزان استهلاک انرژی ناشی از انقباض ناگهانی بیشتر از پرش هیدرولیکی آزاد مشاهده شد به طوری که بر اساس افت انرژی نسبت به بالادست، 11.43 درصد و بر اساس افت انرژی نسبت به پایین دست، 65.03 درصد بیشتر از پرش هیدرولیکی آزاد، استهلاک انرژی وجود داشته است. همچنین بیشترین مقدار افت انرژی مربوط به قبل از انقباض ناگهانی می‌باشد که در این مقطع با افزایش دبی جریان و متعاقباً با افزایش عدد فرود، میزان افت انرژی به شدت افزایش یافته است.همچنین مشاهده گردید، تنگ‌شدگی در تثبیت محل پرش موثر است.

Experimental Investigation of Energy Dissipation in the Sudden Choked Flow with Free Surfaces

One problem of accumulation and water flow is the increase in the kinetic energy experienced by the flow. Amortized energy regulators can be used to reduce this effect. If the kinetic energy of the falling flow is not controlled, considerable damage may be done to canals and downstream, structures. Due to the importance of making structures for energy dissipation lots of studies have been done so far that for instance studies of Peterka 1983 and Carvalho and Leandro (2012) must be noticed. A hydraulic jump is a common phenomenon that occurs downstream of hydraulic structures, such as weirs and grates which increase the fluid depth by converting from supercritical to subcritical flow conditions in a relatively short range. These jumps have an important role in the energy dissipation. The possibility of shrinking sections in the supercritical flow that may result from construction of a bridge foundation makes it necessary to calculate the energy dissipation caused by exposure to supercritical flow. In this study, supercritical flow behavior near sudden constrictions is evaluated.