مجله علوم و فنون دریایی

مجله علوم و فنون دریایی

مطالعه عددی پروفیل‌های سرعت در طول پرش هیدرولیکی در مقطع مستطیلی واگرا روی بستر زبر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه سازه های دریایی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران.
2 گروه مهندسی کشتی سازی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران.
10.22113/jmst.2026.589602.2704
چکیده
پرش هیدرولیکی یکی از پدیده‌های مهم در استهلاک انرژی جریان‌های فوق‌بحرانی و کاهش آثار مخرب جریان در پایین‌دست سازه‌های هیدرولیکی است. استفاده از بستر زبر و مقاطع واگرا می‌تواند با افزایش آشفتگی، کاهش سرعت جریان و کوتاه‌تر کردن ناحیه پرش، عملکرد حوضچه‌های آرامش را بهبود دهد. هدف پژوهش حاضر، بررسی عددی پروفیل‌های سرعت در طول پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش مستطیلی واگرا با بستر زبر با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی است. در این تحقیق، هندسه حوضچه واگرا و زبری‌های نواری مستطیلی به‌صورت واقعی مدل‌سازی شده و شبیه‌سازی‌ها با استفاده از نرم‌افزار STAR-CCM+ انجام شد. برای اعتبارسنجی، نتایج مدل عددی با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل عددی توانایی مناسبی در بازتولید مشخصات پرش داشته و خطای صحت‌سنجی در طیف وسیعی کمتر از ۶ درصد بوده است. نتایج حاصل از بررسی زوایای واگرایی ۳ و ۷ درجه نشان داد که وجود زبری بستر باعث کاهش سرعت جریان در ناحیه پرش، افزایش اختلاط آشفتگی و کوتاه‌تر شدن طول مؤثر پرش نسبت به بستر صاف می‌شود. همچنین بیشترین مقادیر سرعت و تنش برشی در ابتدای پرش مشاهده شد و با حرکت به سمت پایین‌دست، به دلیل افزایش عمق، کاهش انرژی جنبشی و یکنواخت‌تر شدن پروفیل سرعت، مقدار آن‌ها کاهش یافت. بر اساس نتایج، ترکیب بستر زبر و مقطع واگرا می‌تواند به‌عنوان راهکاری مؤثر برای بهبود عملکرد حوضچه‌های آرامش و کاهش ابعاد سازه‌های انرژی‌مستهلک‌کننده مورد توجه قرار گیرد. نتایج به دست آمده نشان میدهد زبری بستر در اعداد فرود 9/9 و 5/8 به ترتیب موجب کاهش 3/20 و 4/9 درصدی سرعت بیشینه شده است همچنین با افزایش زاویه واگرایی 3 به 7 درجه سرعت در انتهای پرش 3/26 درصد کاهش داشته است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 11 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 17 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 18 مرداد 1405
  • تاریخ انتشار 14 شهریور 1405