بررسی ارتفاع امواج ضربه‌ای در تبدیل‌های همگرای کانال‌ روباز

Abstract

تبدیل­های همگرا در جریان­های فوق بحرانی کاربردهای گسترده­ای دارند. از جمله آن می­توان به انتقال جریان از کانال­های آبگیر سدها به سرریزهای تونلی، کاهش عرض کانال در تندآب­ها و کاهش زمان انتقال جریان در کانال­های انتقال سیلاب اشاره کرد. جریان فوق بحرانی در تبدیل­های همگرا همراه با ایجاد امواج ضربه­ای می­باشد. در این تحقیق ارتفاع امواج ضربه­ای در تبدیل­های همگرای کانال روباز با مقاطع ذوزنقه­ای و مستطیلی با به­کارگیری مدل­های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. طول دیواره تبدیل 1، 75/0 و 5/0 متر، نسبت همگرایی 1 به 2، 1 به 3 و 1 به 4 و زاویه شیب جانبی دیواره­ها 35، 45، 60، 70 و 90 درجه به­عنوان متغیرهای هندسی و همچنین هفت عدد فرود مختلف در محدوده 23/9-25/3 به­عنوان متغیر هیدرولیکی آزمایش­ها در نظر گرفته شد. مقادیر ارتفاع امواج ضربه­ای در نقاط مختلف جبهه موج اندازه­گیری گردید. سپس اثر پارامترهای بی­بعد به­دست آمده از تحلیل ابعادی بر روی ارتفاع امواج ضربه­ای در طول تبدیل بررسی شد. نتایج حاکی از آن بود که در حالت کلی افزایش زاویه شیب جانبی دیواره تبدیل، کاهش نسبت همگرایی، کاهش طول دیواره تبدیل و همچنین افزایش عدد فرود جریان رابطه مستقیم با افزایش ارتفاع موج دارد. در نهایت رابطه­ای برای محاسبه ارتفاع امواج ضربه­ای در هر نقطه از تبدیل­های همگرا براساس پارامترهای بی­بعد با ضریب تبیین 89% ارائه شد. همچنین نتایج نشان داد که طول دیواره تبدیل مؤثرترین پارامتر هندسی بر روی ارتفاع امواج ضربه­ای می­باشد.