مجله علوم و فنون دریایی

مجله علوم و فنون دریایی

بررسی آزمایشگاهی تاثیر زبری های منعطف بستر بر مشخصات پرش هیدرولیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه علوم آب، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران.
2 گروه علوم آب، مرکز تحقیقات علوم آب و محیط زیست، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران.
3 گروه سازه های دریایی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران.
چکیده
پرش هیدرولیکی یکی از مهم‌ترین پدیده‌های جریان‌های متغیر سریع است که به دلیل قابلیت بالای استهلاک انرژی، در سازه‌های هیدرولیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از زبری بستر یکی از روش‌های مؤثر برای کنترل مشخصات پرش هیدرولیکی است، مطالعات گذشته بر زبری‌های صلب متمرکز بوده و رفتار زبری‌های انعطاف‌پذیر کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، اثر زبری‌های انعطاف‌پذیر بستر بر مشخصات پرش هیدرولیکی به‌صورت آزمایشگاهی بررسی و عملکرد آن با بستر صاف و زبری ساده مقایسه شد. آزمایش‌ها در فلومی به طول 15 متر، عرض 6/0 متر و ارتفاع 5/0 متر انجام شد و سه شرایط بستر شامل بدون زبری، زبری ساده و زبری منعطف مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها برای 10 دبی مختلف و در محدوده عدد فرود اولیه 3/3 تا 7 انجام شد و پارامترهایی شامل پروفیل سرعت، نسبت عمق‌های مزدوج، طول نسبی پرش، محل تشکیل پرش، اتلاف انرژی نسبی و تنش برشی بی‌بعد معادل بستر بررسی شد. نتایج نشان داد که در عدد فرود 7، استفاده از زبری ساده و منعطف موجب کاهش نسبت عمق ثانویه به ترتیب حدود 37 و 50 درصد نسبت به بستر صاف شد. همچنین، نسبت طول پرش به عمق اولیه در بسترهای بدون زبری، زبری ساده و زبری منعطف به ترتیب در محدوده 3/18–5/22، 2/14–5/17 و 9/10–8/14 قرار گرفت که نشان‌دهنده کاهش طول نسبی پرش در بسترهای زبر، به‌ویژه زبری منعطف، نسبت به بستر صاف است. اتلاف انرژی نسبی نیز از محدوده 33/0–68/0 در بستر صاف به 45/0–76/0 و 48/0–80/0 در بسترهای زبری ساده و منعطف افزایش یافت. بیشترین تنش برشی بی‌بعد معادل بستر نیز در شرایط زبری منعطف با بازه 041/0–057/0 مشاهده شد. نتایج نشان داد که زبری‌های منعطف با تقویت آشفتگی عملکرد مؤثرتری در کاهش طول پرش و افزایش استهلاک انرژی دارند و می‌توانند به‌عنوان روشی مناسب برای بهبود عملکرد سازه‌های مستهلک‌کننده انرژی مورد استفاده قرار گیرند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 11 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 15 شهریور 1405
  • تاریخ بازنگری 11 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 13 مهر 1405
  • تاریخ انتشار 11 آبان 1405