محمد محمودی راد - دانشجوی دکترای سازه های هیدرولیکی، بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
محمد جواد خانجانی - استاد، بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

شفت‌ ریزشی گردابی (سازه ورتکس) در سیستم‌های جمع‌آوری فاضلاب و زهکشی شهری به‌منظور انتقال سیال از مجاری سطحی به تونل‌های زیرزمینی عمیق به‌کار می‌رود. در طول ریزش، مقدار زیادی هوا به داخل آب نفوذ می‌کند و در پایین‌دست شفت ریزشی آزاد می‌شود. در این پژوهش، با ساخت مدل فیزیکی سازه از قطعات پلکسی‌گلاس، جریان هوا در سازه مطالعه شد. با استفاده از آنالیز ابعادی نشان داده شد که عدد فرود جریان (Fr)، نسبت ارتفاع کل ریزش به قطر شفت (L/D) و نسبت عمق چاهک به قطر شفت (Hs/D)، عوامل مؤثر بر دبی نسبی هوا (b=Qa/Q) در سازه هستند. دقت و توانایی روش فاکتوریل کامل برای توصیف عملکرد سازه در میزان هوای خروجی از آن با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی تأیید شد. نتایج نشان داد که دبی نسبی هوا در سازه بین 048/0 تا 278/0 تغییر می‌کند و با افزایش عواملFr ، L/D و Hs/D افزایش می‌یابد. همچنین با توجه به این که بیشترین سرعت خروج هوا از سازه مربوط به لوله‌های هواگیری (با قطر یکسان Da) است که در فاصله بین Da4 تا Da9 از محور شفت قائم قرار دارند، لذا محل مناسب استقرار مجرای هواگیری برای سازه در این محدوده تعیین شد. علاوه بر این معادله‌ای غیر خطی به‌ صورت تابعی از Fr، L/D و Hs/D برای تخمین دبی نسبی هوا در سازه ورتکس با استفاده از آنالیز رگرسیون ارائه شد.

سازه ورتکس, دبی نسبی هوا, روش فاکتوریل کامل, تحلیل رگرسیون