بررسی نیروی برشی و لایه مرزی در حوضچه آرامش واگرای ناگهانی با پله منفی ابتدایی

یکی از عمده ترین مباحث در زمینه مطالعه کاهش انرژی مخرب جریان به منظور کاهش خسارت بر ابنیه پایین دست، بررسی پرش هیدرولیکی و نحوه کنترل آن می باشد. پرش هیدرولیکی از نوع جریان های متغیر سریع است که در فاصله کوتاهی، جریان از حالت فوق بحرانی به زیر بحرانی تغییر می کند. اکثر محققین در مطالعات خود سعی کرده اند که با تغییر در ساخت حوضچه آرامش، شرایط را برای اتلاف انرژی بیشتر فراهم آورند. در تحقیق حاضر، خصوصیات پرش هیدرولیکی شامل ضریب تنش برشی بستر، لایه مرزی و پروفیل‎های سرعت در مقاطع مختلف پرش در کانال واگرای ناگهانی با پله منفی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها در کانال مستطیلی به طول ۸، عرض ۴/۰ و ارتفاع ۶/۰ متر انجام شده است. اعداد فرود در محدوده ۹/۴ تا ۵/۹ در نسبت واگرایی های ۱، ۳۳/۱، ۶۶/۱ و ۲ و سه ارتفاع پله منفی، صفر، ۳ و ۶ سانتی متر انجام شد. عمق اولیه و ثانویه به وسیله عمق سنج دستی و پروفیل های سرعت به وسیله لوله پیتوت اندازه گیری شده است. نتایج حاکی از تشابه پروفیل های سرعت اندازه گیری شده و تفاوت آنها با پروفیل جت آب بر روی بستر صاف بود. ضخامت لایه مرزی نرمال شده (δ⁄b) برابر با ۵۶/۰ برای پرش هیدرولیکی در کانال واگرای ناگهانی با پله منفی به دست آمد، در مقایسه با ۱۶/۰ برای پرش کلاسیک، افزایش زیادی داشته است. ضمن آن که تنش برشی در کانال واگرای ناگهانی با پله منفی حدود ۱۴ برابر تنش برشی بر روی بستر صاف بدست آمده است.