بررسی آزمایشگاهی پرش هیدرولیکی در مقاطع مرکب مستقیم

پرش هیدرولیکی از نوع جریانهای متغیر سریع است که به تغییر رژیم جریان از فوقبحرانی به زیر بحرانی اطلاق میشود. مشخصات فیزیکی و هیدرولیکی پرشهای هیدرولیکی در یک مقطع مرکب روباز را که هم شامل مقطع اصلی و هم شامل دو سیلابدشت است را نمیتوان با استفاده از روابط کلاسیک تعیین نمود این تحقیق آزمایشگاهی با بوجود آوردن یک پرش پایدار و متقارن با هدف به کمیت در آوردن مشخصات فیزیکی پرش هیدرولیکی رخ داده در یک مقطع ،مرکب مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشها در یک کانال آزمایشگاهی به طول 10 متر، عرض متر و ارتفاع 0/8 متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه علوم کشاورزی منابع طبیعی گرگان صورت گرفت که 6 متر از طول کل کانال بصورت کانال مرکب تغییر شکل داده شده است. در این پژوهش دو عامل از عوامل مهم تاثیرگذار یعنی عرض نسبی نسبت عرض مقطع اصلی به عرض کل کانال b/a= b و عدد فرود اولیه جریان مورد مطالعه قرار گرفت جهت بررسی تاثیرگذاری عرض نسبی از 3 عرض نسبی متفاوت 0/30/2 0/4 و جهت بررسی تاثیرگذاری عدد فرود اولیه جریان از 3 عدد فرود اولیه جریان متفاوت اعداد فرود بیش از 2 و بین 4 تا 7 بصورت همزمان استفاده شد. نیمرخهای طولی و عرضی سرعت در جهت طولی نواحی گذار پرش هیدرولیکی و مقطع مرکب را مشخص نموده و نهایتا طول ناحیه گذار پرش هیدرولیکی در مقطع مرکب استخراج شد که بطور متوسط 23/2 درصد بیشتر از پیشبینی روش کلاسیک بوده است نسبت اعماق مزدوج نیز در این پرش هیدرولیکی بطور متوسط 9/6 درصد بیشتر از پیشبینی کلاسیک بوده است. تغییرات افت انرژی علاوه بر عدد فرود به عرض و عمق نسبی نیز وابسته است که با افزایش عرض نسبی افت انرژی به مقدار افت در حالت کلاسیک نزدیک میشود و با افزایش عمق نسبی مقدار افت افزایش می یابد

laboratory investigation of hydraulic jump in straight compound sections

a hydraulic jump is a rapidly varied flow. it represents a transition from a supercritical flow into a subcritical one. hydraulic jumps are an important water flow phenomenon in open channels with numerous applications. the physical and hydraulic properties of hydraulic jumps in open compound cross sections cannotbe found by classical equations. due to the limited resources in the field ofhydraulic jump in compound sections and also due to the fact that the classicaltheory of hydraulic jump cannot be generalized to composite sections and its usecan cause errors in calculating the jump length, depth of the conjugate and theamount of energy loss. therefore, the study was implemented on an experimentalchannel with a length of 10 m, a width of 1 m, and a height of 0.8 m in thehydraulics lab at the gorgan university of agricultural sciences and naturalresources. 6 meters of the total length of the channel has been transformed intoa composite channel. the flow depth on both the super and sub critical depthsof the jump and the along the hydraulic jump were measured using a digital depthmeter. also, a flow meter was used to measure the flow rate, while the flowvelocity along the jump was obtained using a pitot tube in the form of a grid withmeshes of different sizes (2 5 cm). it was found that hydraulic jumps in thecompound channel had different physical characteristics from the classicalclassifications, and that the classical equations would lead to significant errors.the present study formulated the conjugate depths and hydraulic jump lengths incompound open channels based on the front pattern. also, the ranges of simplehydraulic cross sections, hydraulic jump transition area, and hydraulic compoundcross sections were determined by plotting and comparing vertical and horizontalvelocity profiles at different longitudinal distances, identifying the length of thehydraulic jump transition area in a compound cross section. it was found thathydraulic jumps in the compound channel had different physical characteristicsfrom the classical classifications, and that the classical equations would lead tosignificant errors. also, the length of the hydraulic jump transition zone in the composite cross section was extracted, which was found to be 23.2% on averagehigher than classical estimations. the average conjugate depth ratio in thishydraulic jump was obtained to be 9.6% higher than the classical estimation. inaddition to the froude number, the changes in energy loss also depend on therelative width and depth, which with increasing the relative width of the energyloss approaches the amount of the energy loss in the classical state and increaseswith increasing relative depth.