تاثیر شیب جانبی دیواره تبدیل همگرا بر روی پارامترهای هیدرولیکی امواج ضربه‌ای

Abstract

تبدیل­های همگرا در کانال­های با جریان­ فوق بحرانی از جمله کانال­های انتقال آب سدها به سرریزهای تونلی، تندآب­ها و کانال­های انتقال سیلاب کاربرد دارند. جریان فوق بحرانی در تبدیل­های همگرا با تشکیل امواج ضربه­ای همراه می­باشد. تولید و توسعه این امواج به دلیل افزایش ارتفاع آب به اندازه چندین برابر عمق جریان ورودی و گسترش آن در محدوده وسیعی از کانال پایین­دست و ناهموار ساختن سطح آب به لحاظ مهندسی نامطلوب بوده و هر گونه طراحی ضعیف کانال می­تواند منجر به آبشستگی دیواره­ها و کف کانال، آسیب رساندن به تجهیزات مسیر جریان و بالا بردن هزینه­های مربوط به نگهداری و کاهش راندمان انتقال آب گردد. در تحقیق حاضر تشکیل امواج ضربه­ای در تبدیل­های همگرای کانال روباز با مقطع ذوزنقه­ای با به­کارگیری مدل­های آزمایشگاهی و عددی بررسی شد. طول دیواره­های تبدیل و زاویه شیب جانبی دیواره­ها به عنوان متغیرهای هندسی در نظر گرفته شد. مقادیر ارتفاع و سرعت لحظه­ای در نقاط مختلف امواج ضربه­ای در تبدیل­ها به­ازای عدد فرود 26/7 و نسبت همگرایی 5/0 اندازه­گیری شد. همچنین به­منظور شبیه­سازی سه­بعدی از مدل­ آشفتگی RNG k-ε در محیط FLOW-3D استفاده گردید. نتایج حاکی از آن بود که افزایش زاویه شیب جانبی و کاهش طول دیواره تبدیل منجر به افزایش ارتفاع و سرعت موج ضربه­ای می­شود. میانگین خطای نسبی محاسبه پروفیل سطح آزاد امواج ضربه­ای به ازای زوایای شیب جانبی 70-35 درجه و طول­های 1 و 5/0 متر به­ترتیب در محدوده 14/3-28/2 و 06/5-29/4 درصد بدست آمد. همچنین میانگین خطای نسبی محاسبه سرعت امواج ضربه­ای به ازای شرایط فوق به­ترتیب در محدوده 90/4-00/3 و 63/7-68/5 درصد بدست آمد.