ارائه روابط تجربی برای تعیین تعداد اضلاع پرش های هیدرولیکی چندضلعی

به‌ طور معمول از برخورد جت مایع عمودی به یک صفحه‌ی صاف افقی، پرش هیدرولیکی دایروی تشکیل می‌شود. با این وجود، در شرایط خاصی که متاثر از عواملی مانند لزجت سیال، دبی حجمی، قطر جت و ارتفاع سیال در پایین‌دست پرش می‌باشد، تغییر جریان از حالت فوق بحرانی به زیربحرانی از ظاهر دایروی خود خارج شده و به‌صورت چندضلعی نمایان می‌گردد. باوجود گذشت نزدیک به دو دهه از مشاهده پدیده پرش هیدرولیکی چندضلعی، تاکنون رابطه‌ی تجربی برای تخمین تعداد اضلاع پرش‌های هیدرولیکی چند ضلعی برحسب پارامترهای مختلف ارائه نگردیده است. اندازه و تعداد اضلاع پرش‌های هیدرولیکی چندضلعی به عوامل مختلفی مانند دبی حجمی سیال، قطر جت، ارتفاع سیال در پایین‌دست پرش و خواص فیزیکی سیال و به عبارتی به اعداد بدون بعد رینولدز، وبر و باند بستگی دارند. ازاین‌رو در این پژوهش با استفاده از روش طراحی آزمایشات به کمک تحلیل تاگوچی به بررسی آزمایشگاهی اثرات دبی حجمی سیال، قطر جت و ارتفاع مانع در پایین‌دست پرش بر تعداد اضلاع پرش‌های هیدرولیکی چندضلعی پرداخته شده و دو رابطه‌ی خطی و غیرخطی برای تخمین تعداد اضلاع پرش‌های هیدرولیکی چندضلعی برحسب پارامترهای مذکور ارائه می‌گردد.

Proposal of Experimental Relations for Determining the Number of Sides of Polygonal Hydraulic Jumps

The circular hydraulic jump usually forms when a liquid jet impinges on a horizontal flat plate. However, under certain conditions of fluid viscosity, volume flow rate and obstacle height downstream of the jump, the flow changes from supercritical to subcritical and hydraulic jump changes shape from circular to polygonal. Despite the phenomenon of the hydraulic polygon jump has observed about two decades, the experimental relationship has not been presented to estimate the number of sides of hydraulic polygon jumps. The size and number of sides of a polygonal hydraulic jump depend on various factors such as fluid volume flow rate, jet diameter, fluid height downstream of the jump, and fluid physical properties; in other words, they depend on the dimensionless numbers of Reynolds, Weber, and Bond. Hence, in this study Taguchi analysis, as a Design of Experiment method, was used to investigate the effect of volume flow rate, jet diameter and obstacle height downstream of the jump on the number of the sides of a polygon hydraulic jump and Linear and nonlinear relationships was proposed for estimating the number of the sides of a polygonal hydraulic jump in terms of the above mentioned parameters.