بررسی آزمایشگاهی اثر تغییر عرض ناگهانی بر هیدرودینامیک جبهه جریان غلیظ و اندرکنش نیروهای موثر

در این پژوهش، ۱۸ آزمایش جهت بررسی اثر تنگ شدگی و باز شدگی ناگهانی، بر هیدرودینامیک پیشانی انجام شد. دبی جریان ۱/۱ لیتر بر ثانیه و متغیرها شامل غلظت های ۵ و ۱۰ گرم بر لیتر، شیب های صفر، ۵/۱ و ۳ درصد و نسبت های عرض ۳۹/۰، ۶۴/۰ و ۹۲/۰ بودند. رژیم جریان شامل هر سه حالت زیر بحرانی، بحرانی و فوق بحرانی بود. در تنگ شدگی با نسبت های ۳۹/۰ و ۶۴/۰، سرعت پیشانی ابتدا، به دلیل افزایش شار شناوری تا یک نقطه افزایش یافته و سپس تحت تاثیر اختلاط کاهش می یابد. افزایش شدت تنگ شدگی و شیب، سرعت بیشینه را بیشتر و محل وقوع آن را دورتر می کند؛ به نحویکه، در شیب ۳ درصد، سرعت بیشینه در نسبت ۳۹/۰ در مقایسه با نسبت ۶۴/۰، برای غلظت های ۵ و ۱۰ گرم بر لیتر به ترتیب ۲۹/۲۰ و ۴۹/۲۴ درصد افزایش یافت. در باز شدگی با دو نسبت مزبور، روند تغییرات سرعت با فاصله، به دلیل تشدید ناپایداری های تلاطمی کاهشی بود؛ که شدت آن برای نسبت ۳۹/۰ بیشتر بود. در نسبت ۹۲/۰، تنگ شدگی و باز شدگی تاثیر خاصی نداشته و تغییرات سرعت با فاصله، مشابه کانال با عرض ثابت، برای شیب صفر، نزولی و در کانال شیبدار، صعودی بود. تغییرات ارتفاع پیشانی با فاصله، در تنگ شدگی و بازشدگی، برای تمام نسبت ها، صعودی بود؛ که شدت آن برای نسبت کمتر، بیشتر بود. عملکرد تنگ شدگی به نفع نیروی رانش جریان است؛ که با افزایش شیب تقویت و با افزایش غلظت تضعیف می شود. در باز شدگی، مقاومت ناشی از اختلاط غلبه دارد؛ که با افزایش غلظت تقویت و با افزایش شیب تضعیف می گردد.

کلیدواژه ها:

تنگ شدگی ناگهانی ، بازشدگی ناگهانی ، نیروی رانش ، مقاومت ناشی از اختلاط ، ناپایداری های کلوین- هلمهولتز