مطالعه عددی افت انرژی و طول پرش هیدرولیکی نوع S در استفاده از بیم های متقاطع بعنوان زبری در بازشدگی ناگهانی

هدف: باتوجه به اهمیت حوضچه های آرامش و پرهزینه و زمان بر بودن مدل های آزمایشگاهی، به کارگیری مدل های عددی جهت شبیه سازی پدیده در موقعیت های مختلف و کاهش هزینه و زمان تاثیر زیادی دارند؛ بنابراین در این تحقیق شبیه سازی عددی پرش هیدرولیکی نامتقارن در مقاطع واگرای ناگهانی و تاثیر به کارگیری سیستم بیم های متقاطع در پایداری پرش به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار Flow-۳D انجام شده است.  روش پژوهش: در این تحقیق پرش هیدرولیکی در کانال مستطیلی با مقطع واگرای ناگهانی با نسبت واگرایی (B=b۱/b۲=۰.۶۷) و به کارگیری سیستم بیم­های متقاطع به­عنوان زبری جهت کنترل پرش هیدرولیکی نامتقارن نوع S که با ایجاد ضربه های مواج موجب فرسایش کف و دیواره فلوم می گردد و با مدل سازی با نرم­افزار Flow-۳D به­صورت سه­بعدی شبیه­سازی گردید. مشخصات پرش هیدرولیکی با بررسی سرعت درکف و تعیین سه ترکیب­بندی­ مختلف از سیستم بیم­های متقاطع با متغیرهایی شامل فاصله سیستم بیم­ها از مقطع واگرا، زاویه سیستم بیم­ها با کف کانال، تعداد و ضخامت بیم­ها در درصدهای مختلف عمق پایاب مرجع مورد بررسی قرار گرفت.  یافته ها: نتایج حاصل از شبیه­سازی­های عددی با تایید نتایج آزمایشگاهی نشان داد که به کارگیری سیستم زبری کف با استفاده از بیم های متقاطع در تعداد و زوایای مختلف و پس از دریافت بهینه ترکیب بندی با استفاده از روابط ضرایب سرعت، در همه عمق های پایاب مورد آزمایش، باعث پایداری و حذف موج های نامتقارن و جریان برگشتی در پرش نامتقارن نوع S می گردد. همچنین با استفاده از سیستم زبری با بیم های متقاطع، بیشترین افت نسبی انرژی در مقاطع و عمق های پایاب مختلف مورد آزمایش برای ترکیب بندی ۱، ۲ و ۳ به ترتیب برابر با ۰۶/۳۶، ۶۷/۷۴ و ۶/۷۸ درصد محاسبه گردید. در بررسی پروفیل سطح آب در سه ترکیب بندی بیم های متقاطع، ترکیب بندی ۱ (C۱) روند منظم تری در توزیع عمق جریان در مقطع عرضی کانال و در مقاطع ۳/۰ تا ۲ متر از انتهای سیستم سازه ای دارد. در بررسی خروجی از شبیه سازی مدل برای بار آبی کل (THH) و نقطه انتهای استهلاک انرژی یا پرش هیدرولیکی (j * Γ) در ترکیب بندی C۱،  این نقطه بعد از بیم سوم (N=۵) تشخیص داده شد که جریان پس از عبور از رو و زیر آن با خطوط متمرکزی امتدادیافته است.  نتیجه گیری: بر اساس شاخص بار آبی کل و کنترل استهلاک انرژی، شرایط ترکیب بندی C۱ قابلیت کنترل استهلاک درون سیستم سازه و قبل از خروج جریان از سیستم سازه زبری با بیم های متقاطع را در شرایط مطلوب تری داراست.

کلیدواژه ها:

استهلاک انرژی ، پرش هیدرولیکی ، بیم متقاطع ، FLOW-۳D ، موج نامتقارن