تاثیر زبری های مصنوعی غیر ممتد بر نیروهای هیدرودینامیکی و ضخامت دال کف حوضچه های آرامش از نوع پرش هیدرولیکی

پرش هیدرولیکی از جمله پدیده های هیدرولیکی شگفت آوری است که موجب استهلاک انرژی جنبشی آب می گردد. سازه های هیدرولیکی نظیر حوضچه های آرامش عمدتاً به منظور استهلاک انرژی در پائین دست سرریزها، تندآبها و دریچه ها از این خاصیت مهم پرش هیدرولیکی استفاده می نمایند. ابعاد این سازه ها بستگی مستقیم به مشخصات پرش هیدرولیکی دارد از این رو برای اقتصادی کردن این سازه ها، از دیرباز مطالعات گسترده ای به منظور مطالعه مشخصات پرش هیدرولیکی و چگونگی کنترل آن و یا به حداقل رساندن ابعاد آن صورت گرفته است. از جمله در سالهای اخیر مشخص گردیده است که زبری بستر حوضچه های آرامش می تواند در کاهش ابعاد پرش موثر باشد. با چنین فرضیه ای تحقیق حاضر انجام گرفته است تا با انجام آزمایشهای سیستماتیکی بتوان میزان و نحوه تأثیر آن را مشخص نمود. با این هدف ابتدا آزمایشهای متعددی برای اعداد فرود ورودی در محدوده 98/2 تا 81/11 در فلوم به عرض 80 سانتی متر انجام گرفت و پارامترهایی چون پروفیل سطح آب در طول پرش، پروفیل قائم سرعت در طول پرش با دقت اندازه گیری شد. تجزیه و تحلیل داده های حاصل از این آزمایشها نشان دادند که زبری ها باعث کاهش طول پرش و عمق پایاب مورد نیاز نسبت به حالت کلاسیک کاهش می‎گردد. علت این کاهش را می توان افزایش میزان نوسانات و توربولانس سرعت در روی زبریها دانست که باعث افزایش تنشهای رینولدز به میزان حدود 5 برابر می گردد. بررسی پروفیل های سرعت در پرش هیدرولیکی ایجاد شده بر روی بستر زبر و مقایسه آن با پروفیل های سرعت نازل دیواری نشان می دهد که سرعت ماکزیمم در هر مقطع از پرش بر روی بستر زبر سریعتر از بستر صاف کاهش می یابد. چنین نتایجی می تواند باعث کاهش شدید هزینه های سازه های مستهلک کننده انرژی گردد که از طرفی این سوال مطرح می شود که آیا کاهش طول حوضچه باعث افزایش نوسانات زیر فشار و در نتیجه ضخامت دال کف می شود یا خیر؟ تجزیه و تحلیل داده های حاصل از این آزمایشها نشان داد که مقادیر ماکزیمم نوسانات زیر فشار در مقایسه با همین مقادیر در پرش کلاسیک تفاوت چندانی نداشته و در نتیجه ضخامت دال کف حوضچه افزایش نمی یابد.