بررسی نیروی برشی و لایه مرزی در حوضچه آرامش واگرای ناگهانی با پله منفی ابتدایی

یکی از عمده‌ترین مباحث در زمینه مطالعه کاهش انرژی مخرب جریان به‌منظور کاهش خسارت بر ابنیه پایین‌دست، بررسی پرش هیدرولیکی و نحوه کنترل آن است. در پژوهش حاضر، خصوصیات پرش هیدرولیکی شامل ضریب تنش برشی بستر، لایه مرزی و نیمرخ‎های سرعت در مقاطع مختلف پرش هیدرولیکی در کانال واگرای ناگهانی با پله منفی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشها در کانال مستطیلی به طول 8، عرض 0/4 و ارتفاع 0/6 متر انجام شده‌است. اعداد فرود در محدوده 4/9 تا 9/5 در نسبت واگرایی‌های 1، 1/33، 1/66 و 2 و سه ارتفاع پله منفی، صفر، 3 و 6 سانتی‌متر انجام شد. عمق اولیه و ثانویه به‌وسیله عمق‌سنج دستی و نیمرخ‌های سرعت به‌وسیله لوله پیتوت اندازه‌گیری شده‌است. نتایج حاکی از تشابه پروفیل‌های سرعت اندازه‌گیری شده و تفاوت آن‌ها با پروفیل جت آب روی بستر صاف بود. ضخامت لایه مرزی بی‌بُعدشده (δ⁄b) برابر با 0/56 برای پرش هیدرولیکی در کانال واگرای ناگهانی با پله منفی به‌دست آمد و در مقایسه با 0/16 برای پرش هیدرولیکی کلاسیک، افزایش زیادی داشته‌است. ضمن آنکه تنش برشی در کانال واگرای ناگهانی با پله منفی حدود 14 برابر تنش برشی روی بستر صاف به‌دست آمده ‌است.