بررسی آزمایشگاهی جریان دوفازی آب‌ هوا در پرش هیدرولیکی تحت تاثیر پوشش گیاهی انعطاف ‏ناپذیر

پرش هیدرولیکی نوعی پدیدۀ پیچیدۀ سه ‏بعدی است که به ‏وفور در رودخانه ‏ها و کانال‏ های روباز دیده می ‏شود. مقاومت هیدرولیکی گیاهان کارکرد زیادی در هیدرودینامیک رودخانه‎ ها با دشت ‎های سیلابی طبیعی گسترده دارد. پوشش گیاهی به میدان جریان نفوذ می‌کند و باعث ایجاد نیروی مقاوم و در پی آن، اتلاف انرژی می‎ شود. هدف از این تحقیق، بررسی اثر تراکم و ارتفاع پوشش، بر هیدرولیک جریان در پرش هیدرولیکی و پارامترهای مربوط به جریان دوفازی آب‌ هوا با استفاده از المان‏‎ های استوانه‎ ای شکل از جنس آهن گالوانیزه با قطر همگون 7 میلی‎متر به ‏عنوان پوشش گیاهی است. به‏ این ‏ترتیب، تاثیرات همراه با تنوع پوشش و یا خم شدن در نظر گرفته نمی ‎شوند. به این‌منظور، چهار فرم بستر زبر، در دو حالت زبری پیوسته و غیر پیوسته و با دو ارتفاع 1.5 و 3 سانتی‏متر استفاده ‏شده و نتایج با داده ‏های مربوط به بستر صاف به‏ عنوان مرجع، مقایسه شد. آزمایش‎ های مورد نیاز این مطالعه در فلومی مستطیلی افقی با عرض 30 سانتی‎متر، در محدودۀ اعداد فرود بین 5/5> 1/5> fr1 انجام شد. اندازه‏ گیری و تعیین پارامترهای مشخصۀ مربوط به جریان آب‌ هوا، توسط دستگاه پروب الکتریکی دو سوزنی که در این تحقیق طراحی، توسعه و واسنجی شده است، انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد وجود پوشش در کف کانال موجب افزایش هوادهی از طریق افزایش جزء خالی در طول غلتاب پرش شده و از طرفی، با افزایش نیروی مقاوم و تنش برشی در بستر سبب کاهش اعماق مزدوج و طول غلتاب پرش می‎ شود؛ که این افزایش و کاهش، بسته به مقدار عدد فرود و ارتفاع و تراکم زبری‎ ها است.

experimental study of two phase air-water flow parameters in hydraulic jumps with vegetated rough bed

hydraulic jumping is a complex three-dimensional phenomenon which is frequently observed in open channel flow such as rivers. the hydraulic resistance of vegetation plays a major role in the hydrodynamics of rivers with extensive natural floodplains. vegetation penetrates the flow field and creates resistant force and, consequently, energy dissipation. in this study, the effect of vegetation density and height on flow in a hydraulic jump and parameters related to two phase air-water flow are examined using cylindrical elements made of galvanized iron with a homogeneous diameter of 7 mm as vegetation. thus, neither the effects of plant diversity nor flexibility have been considered. for this purpose, four forms of rough bed were used in two modes of staggered and collocated grid roughness with two heights of 1.5 and 3 cm, and the results were compared with data on smooth bed as a reference. experiments were conducted in a horizontal rectangular flume with a width of 30 cm, in the range of upstream froude numbers between 1.5 fr1 5.5. air-water flow measurements were conducted with a dual-tip conductivity probe, which was designed, developed and calibrated in this research. the results of this study showed that the presence of vegetation increases aeration by increasing the void fraction in a jump roller. and on the other hand, increasing the resistant force and shear stress in the bed reduces conjugate depths and roller length. this increase and decrease depends on the upstream froude numbers, height and density of vegetation.