بررسی ارتفاع امواج ضربه ای در تبدیل های همگرای کانال روباز

تبدیل­های همگرا در جریان­های فوق بحرانی کاربردهای گسترده­ای دارند. از جمله آن می­توان به انتقال جریان از کانال­های آبگیر سدها به سرریزهای تونلی، کاهش عرض کانال در تندآب­ها و کاهش زمان انتقال جریان در کانال­های انتقال سیلاب اشاره کرد. جریان فوق بحرانی در تبدیل­های همگرا همراه با ایجاد امواج ضربه­ای می­باشد. در این تحقیق ارتفاع امواج ضربه­ای در تبدیل­های همگرای کانال روباز با مقاطع ذوزنقه­ای و مستطیلی با به­کارگیری مدل­های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. طول دیواره تبدیل ۱، ۷۵/۰ و ۵/۰ متر، نسبت همگرایی ۱ به ۲، ۱ به ۳ و ۱ به ۴ و زاویه شیب جانبی دیواره­ها ۳۵، ۴۵، ۶۰، ۷۰ و ۹۰ درجه به­عنوان متغیرهای هندسی و همچنین هفت عدد فرود مختلف در محدوده ۲۳/۹-۲۵/۳ به­عنوان متغیر هیدرولیکی آزمایش­ها در نظر گرفته شد. مقادیر ارتفاع امواج ضربه­ای در نقاط مختلف جبهه موج اندازه­گیری گردید. سپس اثر پارامترهای بی­بعد به­دست آمده از تحلیل ابعادی بر روی ارتفاع امواج ضربه­ای در طول تبدیل بررسی شد. نتایج حاکی از آن بود که در حالت کلی افزایش زاویه شیب جانبی دیواره تبدیل، کاهش نسبت همگرایی، کاهش طول دیواره تبدیل و همچنین افزایش عدد فرود جریان رابطه مستقیم با افزایش ارتفاع موج دارد. در نهایت رابطه­ای برای محاسبه ارتفاع امواج ضربه­ای در هر نقطه از تبدیل­های همگرا براساس پارامترهای بی­بعد با ضریب تبیین ۸۹% ارائه شد. همچنین نتایج نشان داد که طول دیواره تبدیل موثرترین پارامتر هندسی بر روی ارتفاع امواج ضربه­ای می­باشد.

کلیدواژه ها:

امواج ضربه ای ، تبدیل همگرا ، جریان فوق بحرانی ، مدل آزمایشگاهی ، مقطع ذوزنقه ای