تاثیر شیب جانبی دیواره تبدیل همگرا بر روی پارامترهای هیدرولیکی امواج ضربه ای

تبدیل­های همگرا در کانال­های با جریان­ فوق بحرانی از جمله کانال­های انتقال آب سدها به سرریزهای تونلی، تندآب­ها و کانال­های انتقال سیلاب کاربرد دارند. جریان فوق بحرانی در تبدیل­های همگرا با تشکیل امواج ضربه­ای همراه می­باشد. تولید و توسعه این امواج به دلیل افزایش ارتفاع آب به اندازه چندین برابر عمق جریان ورودی و گسترش آن در محدوده وسیعی از کانال پایین­دست و ناهموار ساختن سطح آب به لحاظ مهندسی نامطلوب بوده و هر گونه طراحی ضعیف کانال می­تواند منجر به آبشستگی دیواره­ها و کف کانال، آسیب رساندن به تجهیزات مسیر جریان و بالا بردن هزینه­های مربوط به نگهداری و کاهش راندمان انتقال آب گردد. در تحقیق حاضر تشکیل امواج ضربه­ای در تبدیل­های همگرای کانال روباز با مقطع ذوزنقه­ای با به­کارگیری مدل­های آزمایشگاهی و عددی بررسی شد. طول دیواره­های تبدیل و زاویه شیب جانبی دیواره­ها به عنوان متغیرهای هندسی در نظر گرفته شد. مقادیر ارتفاع و سرعت لحظه­ای در نقاط مختلف امواج ضربه­ای در تبدیل­ها به­ازای عدد فرود ۲۶/۷ و نسبت همگرایی ۵/۰ اندازه­گیری شد. همچنین به­منظور شبیه­سازی سه­بعدی از مدل­ آشفتگی RNG k-ε در محیط FLOW-۳D استفاده گردید. نتایج حاکی از آن بود که افزایش زاویه شیب جانبی و کاهش طول دیواره تبدیل منجر به افزایش ارتفاع و سرعت موج ضربه­ای می­شود. میانگین خطای نسبی محاسبه پروفیل سطح آزاد امواج ضربه­ای به ازای زوایای شیب جانبی ۷۰-۳۵ درجه و طول­های ۱ و ۵/۰ متر به­ترتیب در محدوده ۱۴/۳-۲۸/۲ و ۰۶/۵-۲۹/۴ درصد بدست آمد. همچنین میانگین خطای نسبی محاسبه سرعت امواج ضربه­ای به ازای شرایط فوق به­ترتیب در محدوده ۹۰/۴-۰۰/۳ و ۶۳/۷-۶۸/۵ درصد بدست آمد.

کلیدواژه ها:

جریان فوق بحرانی ، سرعت لحظه ای ، مدل آشفتگی ، مقطع ذوزنقه ای