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. زاویۀ شیب جانبی دیواره­ها 45، 60، 70 و 90 درجه و نسبت همگرایی 1 به 2، 1 به 3 و 1 به 4 به­عنوان متغیرهای هندسی و همچنین چهار عدد فرود مختلف در محدوده 23/9-25/3 به ­عنوان متغیر هیدرولیکی آزمایش­ها در نظر گرفته شد. تحلیل پروفیل­های سرعت و سطح آزاد امواج ضربه ­ای نشان می‌دهد که در حالت کلی، افزایش زاویۀ شیب جانبی دیوارۀ تبدیل، کاهش نسبت همگرایی و افزایش عدد فرود جریان رابطه­ ای مستقیم دارد با افزایش ارتفاع و سرعت امواج. نتایج تحقیق همچنین نشان می‌دهد که بیشینۀ ارتفاع امواج ضربه­ای در تبدیل­های همگرا با مقاطع ذوزنقه­ ای، به ­ازای نسبت همگرایی 1 به 2 و زاویه­ های شیب جانبی 45، 60 و 70 درجه، در مقایسه با مقطع مستطیلی، به­ طور میانگین به ­ترتیب به­ میزان 34/59، 27/44 و 04/24 درصد کاهش می‌یابد. همچنین، بیشینۀ سرعت امواج ضربه­ای به­ازای شرایط مذکور به­ترتیب به­میزان 51/37، 23/25 و 67/14 درصد کاهش می‌یابد. نظر به اینکه کانال­های اجرایی عمدتاً با مقطع ذوزنقه­ای ساخته می­ شوند، یافته­ های پژوهش حاضر برای مهندسان طراح می­ تواند بسیار سودمند باشد.