اثر شیب منفی، زبری بستر و پله انتهایی بر پروفیل سرعت و نوسانات فشار پرش هیدرولیکی

حوضچه های آرامش برای کنترل پرش هیدرولیکی تحت شرایط شیب معکوس و زبری بستر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش اثر هم زمان سه شیب منفی، سه قطر زبری و دو ارتفاع پله مثبت انتهایی بر پروفیل سرعت و نوسانات فشار در اعداد فرود 4 تا 10 بررسی شده است. بر اساس نتایج ضخامت لایه مرزی بی بعد0.71محاسبه شد که در مقایسهبا بستر صاف قابل ملاحظه بود. هم چنین تنش برشی12.6برابر شرایطبسترصاف به دست آمد. نتایج نشان داد سه عامل شیب منفی، زبری بستر و پله مثبت انتهایی باعث کاهش انحراف معیار استاندارد نوسانات فشار نسبت به حالت کلاسیک می شود. بیشترین مقدار ضریب بدون بعد انحراف معیار استاندارد نوسانات فشار و ضریب بدون بعد نوسانات فشار به ترتیب برابر 0.027 و 0.275 محاسبه شد که در مقایسه با حالت کلاسیک به ترتیب 65.6 و 64.7 درصد کاهش داشته است. هم چنین حداقل ضریب کاویتاسیون در این مطالعه برابر 3.87 محاسبه گردید و بنابراینسازهبامشکل کاویتاسیونمواجهنخواهد بود.

Effect of Negative Slope, Bed Roughness and Positive Step on Velocity Profile and Pressure Oscillations of Hydraulic Jump

The control of speed and pressure oscillations along the stream, as two critical parameters in designing hydraulic systems, is vital since they have to be set within an acceptable range in order to prevent damages to hydraulic structures. Ead and Rajaratnam (2002) studied the hydraulic jump characteristics on the corrugated bed and calculated the thickness of dimensionless boundary layer to be 0.45. Pourabdollah et al. (2015) investigated the effect of roughness and adverse slope of the bed on the velocity profile and determined the mean shear force coefficient to be 11.5 times more than that of the classical condition. Fiorotto and Rinaldo (1992) stated that in hydraulic jump the pressure is oscillating around the mean pressure value, which is almost equal to piezometric head at each point. Also Lopardo and Solari (1980) determined the pressure oscillations equal to 0.084 for hydraulic jump at downstream of valve. Accordingly, although various studies have been carried out on hydraulic jump characteristics under different conditions, the simultaneous effect of end positive step, bed roughness and adverse slope on hydraulic jump characteristics have not yet been explored. Therefore, the aim of this study was to investigate the velocity profiles, flow surface and pressure oscillations in hydraulic jump within the stilling basin at defined conditions.