بررسی فشار های دینامیکی ناشی از برخورد جت خروجی از پرتابه جامی شکل با در نظر گرفتن عمق پایاب

استفاده از پرتابه های جامی شکل در سدها، بعلت نیروهایی که جریان جت خروجی از آنها در محل برخورد به بستر پایین دست وارد می کند و منجر به آبشستگی و یا شکستگی دال کف می شود که در مقایسه با سازه های دیگر، نیاز به بررسی و مطالعه بیشتری دارند. اغلب در پایین دست این سازه برای جلوگیری از برخورد مستقیم جت خروجی با کف رودخانه از حوضچه های استغراق استفاده می شود. مهم ترین عوامل در طراحی این نوع حوضچه ها، پخش نوسانات فشار دینامیکی در کف و دیواره های حوضچه و نیروهای ناشی از برخورد جت آب است. در بسیاری از مطالعاتی که در زمینه بررسی فشار های دینامیکی حاصل از برخورد جت انجام گرفته، بیشتر در مورد جت های دایره ای و بر مبنای جت تشکیل شده از لوله عمودی شکل بوده و کمتر به بررسی جت های حاصل از پرتابه های جامی شکل، که در واقعیت قسمت اعظمی از سازه های مستهلک کننده سد ها را شامل می شوند، پرداخته شده است. بنابراین در تحقیق حاضر مبنای تولید جت، پرتابه جامی شکل مد نظر قرار گرفته است. در بررسی پرتابه های جامی شکل به وضوح مشخص است که محل برخورد جت با کف پایین دست بالاترین امکان فرسایش را نسبت به سایر نقاط دارد. تعیین مشخصات فشارهای دینامیکی محل برخورد در شرایط مختلف این امکان را به ما خواهد داد که در صورت وقوع چنین شرایطی در سازه های اجرایی احتمال وقوع آبشستگی و میزان دقیق آن را مشخص نمایم و همچنین میتوان به طور دقیق احتمال ترک خوردگی دال کف پایان دست و یا مرحله جدا شدن ذرات از بستر را تعیین کرد که در طراحی حوضچه های استغراق اهمیت دارد. در این مطالعه با فراهم آوردن شرایط اندازه گیری فشارهای دینامیکی ایجاد شده بر کف در اثر برخورد جت خروجی از پرتابه جامی شکل سعی در استخراج داده های در شرایط مختلف برخورد از نظر دبی جت خروجی و عمق پایاب شده است. در انتها با بررسی داده ها سعی در ارائه نتایجی مناسب و کارآمد برای تحلیل هر چه بیشتر مشخصات فشارهای دینامیکی حاصل از برخورد جت در شرایط گوناگون پایین دست گردید. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که حوضچه های استغراق پایین دست پرتابه های جامی شکل زمانی موثر خواهد بود که نسبت عمق آب حوضچه به ضخامت جت در حال برخورد (y/( b_j )) بزرگتر از 3 باشد. همچنین بررسی ها بر روی فشارهای دینامیکی نشان داد که ماکزیمم نوسانات فشار کف در برخورد مستقیم (بدون بالشتک آب)، اتفاق نمی افتد و زمانی اتفاق می افتد که یک لایه نازک از بالشتک آب وجود داشته باشد. در واقع این لایه نازک فرصت توسعه و پیشرفت جریانات آشفته و متلاطم را فراهم خواهد کرد.