مهندسی آب

هوادهي به دو طريق مختلف درشيب­شكنهاي پلكاني و اثر آن بر روی هيدروليك جريان

چكيده

در جريان با سرعت بالا در كانال يا جريان با سقوط آزاد، لازم است كه مقداري از انرژي جريان بخاطر جلوگيري از صدمه زدن به كانال و سازه هاي آن مستهلك شود. پله‌ها در شيب‌شکنهاي پلکاني بنحو كاملا چشمگيري مي‌توانند شدت استهلاك انرژي را افزايش داده و اندازه و هزينه حوضچه آرامش را كاهش دهند. از اين شيب شكنها در رودخانه‌ها و آّبراهه‌ها براي اكسيژن دهي به جريانهايي كه اكسيژن محلول در آنها كم است نيز، مي‌توان استفاده كرد. در شيب شكنهاي پلكاني در حالت جريان ريزشي، بين جت آب و شيب شكن يك حفره هوا بوجود مي آيد. پس از مدتي از برقراري جريان بر روي سازه، فشار در درون اين حفره كمتر از فشار هوا مي شود. با كاهش فشار در ناحيه مذكور، انحناء جت ريزشي تشديد شده و در صورت عدم هوادهي اين ناحيه، رفتارهاي نامطلوبي مانند لرزش در سازه و عدم كاركرد مناسب آن بوجود مي آيد.

در اين تحقيق مدل شيب شكنهاي پلكاني (3پله و 5 پله) در دو ارتفاع 5/16 و 5/26 سانتي متر در فلوم با عرض 25 سانتي متر در آزمايشگاه هيدروليك دانشگاه شهيد چمران اهواز مستقر و به دو طريق مختلف هوادهي صورت پذيرفت. طريق اول (تيپ I) با ايجاد گشادشدگي در فلوم در محل شيب شكن و طريق دوم (تيپ II) با ايجاد زائده در بدنه فلوم در بالادست شيب شكن. پس از استقرار مدل، در دبيهاي مختلف پارامترهاي هيدروليكي جريان مانند: افت انرژي، مشخصه‌هاي پرش هيدروليكي، ارتفاع استخر آب روي هر پله و ... بدست آمد و تاثير هوادهي مورد بررسي و تجزيه و تحليل قرار گرفت.

هوادهي در دو تيپ اجرا شده عملا امكان پذير و مفيد واقع گرديد. جريان در پله‌هاي انتهايي غيرريزشي بود و نيازي به هوادهي وجود نداشت، ولي در پله‌هاي ابتدايي که جريان ريزشي ‌بود،  هوادهي به خوبي صورت گرفت. ضمنا با افزايش در ميزان دبي در تمامي حالات، افت نسبي انرژي کل و همچنين افت نسبي انرژي ناشي از سازه کاهش ‌يافت.

 واژه­هاي کليدي: شيب­شکن پلكاني، جت ريزشي، هيدروليک، هوادهي، مدل فيزيکي.