مطالعه آزمایشگاهی جریان فوق بحرانی در تبدیل های همگرا با مقاطع ذوزنقه ای و مستطیلی

وجود هرگونه تغییر هندسی مانند تبدیل در مسیر کانال­های با جریان فوق بحرانی، موجب تغییر ناگهانی عمق و سرعت جریان و تشکیل امواج ضربه­ ای می­ شود. در این تحقیق، ارتفاع و سرعت امواج ضربه­ای در تبدیل­های همگرای کانال روباز با مقاطع ذوزنقه ­ای و مستطیلی با به­کارگیری مدل­های آزمایشگاهی بررسی شد. زاویه شیب جانبی دیواره­ها ۴۵، ۶۰، ۷۰ و ۹۰ درجه و نسبت همگرایی ۱ به ۲، ۱ به ۳ و ۱ به ۴ به­عنوان متغیرهای هندسی و همچنین چهار عدد فرود مختلف در محدوده ۲۳/۹-۲۵/۳ به ­عنوان متغیر هیدرولیکی آزمایش­ها در نظر گرفته شد. تحلیل پروفیل­های سرعت و سطح آزاد امواج ضربه ­ای نشان می دهد که در حالت کلی، افزایش زاویه شیب جانبی دیواره تبدیل، کاهش نسبت همگرایی و افزایش عدد فرود جریان رابطه­ ای مستقیم دارد با افزایش ارتفاع و سرعت امواج. نتایج تحقیق همچنین نشان می دهد که بیشینه ارتفاع امواج ضربه­ای در تبدیل­های همگرا با مقاطع ذوزنقه­ ای، به ­ازای نسبت همگرایی ۱ به ۲ و زاویه­ های شیب جانبی ۴۵، ۶۰ و ۷۰ درجه، در مقایسه با مقطع مستطیلی، به­ طور میانگین به ­ترتیب به­ میزان ۳۴/۵۹، ۲۷/۴۴ و ۰۴/۲۴ درصد کاهش می یابد. همچنین، بیشینه سرعت امواج ضربه­ای به­ازای شرایط مذکور به­ترتیب به­میزان ۵۱/۳۷، ۲۳/۲۵ و ۶۷/۱۴ درصد کاهش می یابد. نظر به اینکه کانال­های اجرایی عمدتا با مقطع ذوزنقه­ای ساخته می­ شوند، یافته­ های پژوهش حاضر برای مهندسان طراح می­ تواند بسیار سودمند باشد.