بررسی تأثیرات شیب و طول هواده در هوادهی سرریزهای شوت (مطالعه موردی سد آزاد)

کاویتاسیون یکی از مهم ترین عواملی است که پایداری سازه های هیدرولیکی را به خطر می اندازد. احتمال وقوع این پدیده در جریان های با سرعت بالا، بسیار زیاد است و می تواند سبب تخریب سرریز سدها شود. تحقیقات انجام شده در این زمینه نشان داده اند که موثرترین و اقتصادی ترین روش برای جلوگیری از این پدیده، هوادهی است. هوادهی جریان به عنوان یکی از بهترین روشهای جلوگیری از کاویتاسیون در سرریزها همواره مورد توجه محققین قرار داشته و بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر هوادهی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پایان نامه پس از مروری بر رفتار جریان در ناحیه هوادهی، بر روی اثر هندسه رمپ بر میزان هواگیری مطالعه شده است. برای بررسی این موضوع، رمپ هایی با اندازه های مختلف بر روی هواده مدل هیدرولیکی سرریز سد آزاد قرار داده شد و آزمایش های متعددی بر روی مدل فیزیکی انجام گردید. در تحقیق آزمایشگاهی حاضر با تغییر مشخصات هندسی هواده سرریز در مدل فیزیکی، میزان هوای ورودی به جریان از طریق هواده ، به ازای مقادیر مختلف مشخصات هیدرولیکی جریان اندازه گیری شده است. با تحلیل آماری داده های این آزمایشات، رابطه ای برای تخمین میزان هوای ورودی به جریان برای هندسه های متفاوت هواده ارائه گردید و در نهایت تحلیل حساسیت برای این رابطه انجام شد تا میزان حساسیت ضریب هوادهی به پارامترهای هندسی هواده و پارامترهای هیدرولیکی جریان ارزیابی شود. نتایج نشان می دهد که حساسیت ضریب هوادهی به پارامتر نسبت طول رمپ هواده به عمق جریان، بسیار زیاد است. پس از آن بیشترین حساسیت مربوط به اعداد فرود و اولر است و حساسیت به شیب تندآب و شیب رمپ کمتر می باشد. حساسیت به عدد رینولدز نیز به این ترتیب است که اگرچه حساسیت به اعداد رینولدز کوچکتر از ده میلیون بسیار زیاد است ولی با بزرگتر شدن عدد رینولدز، حساسیت بسیار کم می شود.