بررسی و تعیین پارامترهای آشفتگی بعد از سازه ی تبدیل حذف پرش هیدرولیکی

یکی از پدیده های هیدرولیکی جالب توجه، تبدیل رژیم جریان فوق بحرانی به زیر بحرانی است که این امر مستلزم وقوع پرش هیدرولیکی است. پرش هیدرولیکی به خاطر ویژگی های خاص نیازمند طراحی سازه هایی ایمن و کارا جهت کنترل آن است. در سال های اخیر به منظور تغییر رژیم جریان از فوق بحرانی به زیربحرانی بدون وقوع پرش هیدرولیکی، طراحی یک سازه ی تبدیل پیشنهاد شده است. با توجه به اطلاعات اندک موجود در مورد مشخصه های جریان در محدوده ی پایین دستی سازه ی تبدیل حذف پرش هیدرولیکی، در این تحقیق ضمن برداشت پروفیل های سرعت جریان عبوری از روی سازه های تبدیل به بررسی خصوصیات آشفتگی جریان در این ناحیه پرداخته می شود. برداشت ها به وسیله ی دستگاه adv در مقاطع مختلف طولی در انتهای هر سازه ی تبدیل در صفحه ی قائم میانی کانال انجام می گیرد. داده برداری با فرکانس 200 هرتز و به مدت 2 دقیقه در هر نقطه صورت گرفته است. محدوده ی اعداد فرود اولیه ی جریان در بالادست سازه های تبدیل از 17/2 تا 38/3 مد نظر قرار گرفته است. ضمناً با توجه به این که بر اساس نتایج تحقیقات پیشین، هر سازه ی تبدیل قابلیت حذف پرش در جریانی با عدد فرود و عمق اولیه ی خاصی را داراست، در مورد کارایی سازه های تبدیل جهت حذف محدوده ی گسترده تری از پرش هیدرولیکی با اعداد فرود مختلف نیز مطالعاتی انجام گرفته است. بدین منظور برای تحلیل رفتار جریان در حین عبور از یک سازه ی تبدیل، دو برنامه در محیط نرم افزار matlab® 7.1(r2010 a) نوشته شده است. در منطق برنامه ی اول جریان با ارتفاع اولیه ی مشخص از روی تبدیل عبور داده شده و با تغییر گام به گام دبی جریان، عدد فرودی که در آن سازه قادر به حذف کامل پرش است، محاسبه شده است. برنامه ی دوم به منظور تعیین پروفیل سطح آب روی تبدیل در اثر عبور جریانی با مشخصات معلوم نوشته شده است. در نهایت نتایج مدل سازی تحلیلی با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی و واسنجی می شود. تنایج حاکی از کاهش آشفتگی جریان بعد از سازه ی تبدیل در مقایسه با حالت متناظر، هنگام وقوع پرش-هیدرولیکی است. پس از تبدیل، ابتدا پروفیل سرعت دارای مقدار بیشینه ای نزدیک به سطح آزاد جریان است و با حرکت به سمت پایین دست، پروفیل سرعت به تدریج یکنواخت تر و شبیه به پروفیل سرعت در جریان کاملاً توسعه یافته در کانال باز می شود. مشاهدات آزمایشگاهی نشان داد که با عبور جریان با عمق اولیه ی متفاوت با عمق اولیه ی طراحی تبدیل، حذف کامل پرش در عدد فرودی متفاوت با عدد فرود طراحی تبدیل امکان پذیر است.