بررسی اثر زبری های مصنوعی بر روی خصوصیات جریان و ساختار تلاطمی پرش هیدرولیکی مستغرق در حوضچه های آرامش واگرای تدریجی

حوضچه آرامش یک مستهلک کننده انرژی متداول بهمنظور جلوگیری از فرسایش و حفاظت از تاسیسات پاییندست سازههایی مانند سرریزها،
تندآبها و دریچهها است. ابعاد این سازه بستگی مستقیم به مشخصات پرش هیدرولیکی دارد. به منظور طراحی بهینه حوضچههای آرامش از نظر
اقتصادی و ایمنی، مطالعات گستردهای بر روی مشخصات پرش هیدرولیکی جهت کنترل و افزایش راندمان پرش و به حداقل رساندن ابعاد آن صورت
گرفته است. مطالعات اخیر نشان داده است که بهکارگیری اجزای زبر در بستر و واگرایی تدریجی دیوارهها در حوضچههای آرامش میتواند در کاهش
ابعاد پرش موثر باشد. با ایجاد پرش هیدرولیکی در حوضچه واگرای تدریجی با بستر زبر میتوان مقدار قابل توجهی از انرژی جریان را با عمق مزدوج
کمتری نسبت به پرش کلاسیک مستهلک نمود. از طرفی شدت تلاطم ایجاد شده در طول پرش هیدرولیکی یکی از پارامترهای تاثیرگذار در پدیدههای
فرسایش، انتقال رسوب، رسوبگذاری و غیره است. در این تحقیق تاثیر اجزای زبر ناپیوسته لوزی شکل و مقطع واگرای تدریجی در نسبتهای واگرایی
0/6 ،0/4و ،1بر خصوصیات و ساختار تلاطم پرش هیدرولیکی در محدوده اعداد فرود 3تا 12مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهایی چون عمق
ثانویه، طول پرش، پروفیلهای سطح آب و مولفههای سرعت در طول پرش به دقت اندازهگیری شدند. تجزیه و تحلیل نتایج تحقیق حاضر نشان داد
که واگرایی تدریجی و زبری بستر باعث کاهش عمق ثانویه و طول پرش هیدرولیکی نسبت به پرش کلاسیک میشود. بهطوری که میزان کاهش عمق
ثانویه در نسبت واگرایی 0/4با زبری نسبی 1/33به اندازه 43/41درصد و کاهش طول پرش به اندازه 31/49درصد نسبت به پرش کلاسیک میباشد.
علت این کاهش را میتوان افزایش جریانهای گردابی دانست که باعث افزایش تنش برشی بستر میگردد. در این مطالعه بهمنظور تعیین مشخصات
پرش هیدرولیکی، روابطی تجربی به صورت تابعی از نسبت واگرایی دیوارهها، ارتفاع نسبی اجزای زبر و عدد فرود اولیه بر اساس دادههای آزمایشگاهی
مطرح گردید. همچنین با توجه به تجزیه و تحلیل ساختار تلاطم مشخص گردید که تاثیر واگرایی دیوارههای جانبی و زبری کف حوضچه آرامش بر
مولفههای سرعت در محورهای عرضی و قائم ( vو )wنسبت به مولفه سرعت در محور طولی ( )uناچیز میباشد. از طرفی کاهش نسبت واگرایی
دیوارهها و افزایش ارتفاع نسبی زبریهای کف، موجب افزایش نرخ رشد لایه مرزی و تنش برشی بستر و کاهش طول ناحیه کاملا توسعه یافته
گردید