بررسی آزمایشگاهی استهلاک انرژی ناشی از صفحات مشبک

امروزه صفحات مشبک کاربرد وسیعی در کانالهای باز داشته و نقش عمده ای را تحت عنوان فیلتر یا مستهلک کننده انرژی ایفا می کند. با این وجود، تحقیقات جامعی در مورد این ابنیه هیدرولیکی صورت نگرفته است و این در حالی است که می تواند در حوضچه های آرامش و یا دراپ ها مورد استفاده قرار گیرد. مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهد که صفحات مشبک با نسبت روزنه مشخص، می تواند به عنوان مستهلک کننده ی انرژی موثر، در پایین دست سازه های هیدرولیکی کوچک مورد استفاده قرار گیرد. در این بررسی رفتار صفحات مشبک در مواجهه با جریان فوق بحرانی شبیه سازی شده در بازه ی عدد فرود 5/2 تا 5/8، مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته است. عدد فرود جریان فوق بحرانی، آرایش مختلف صفحات نسبت به یکدیگر و تعداد صفحات مشبک و نسبت روزنه از پارامترهای اصلی معرفی شده است. صفحات مشبک از طریق صفحاتی از جنس پلی اتیلن و به ضخامت 1 سانتی متر ساخته و نسبت روزنه ی 40 و 50 درصد توسط روزنه های دایروی به قطر 1 سانتی متر ایجاد شده است. آرایش منفرد و دوبل با فاصله ی میانی 1، 3 و 5 سانتی متر مورد بررسی قرار گرفته است. ذکر این مسئله حائز اهمیت است که افت انرژی ناشی از صفحات مشبک در پرش هیدرولیکی مستغرق در بازه عدد فرود ذکر شده، کمتر مورد توجه محققین پیشین بوده است. برخلاف مطالعات پیشین که از گیج نقطه ای برای اندازه گیری اعماق جریان استفاده شده، در این بررسی اندازه گیری اعماق جریان به منظور درک تلاطم های موجود، به ویژه در حالت پرش مستغرق، توسط دستگاه ارتفاع سنج دیجیتالی صورت گرفته است. همچنین استهلاک انرژی ناشی از صفحات مشبک توسط گیج نقطه ای نیز محاسبه شده و از نتایج دستگاه اندازه گیری دیجیتالی، جهت صحت سنجی روش های محاسبه استهلاک انرژی در مطالعات پیشین، استفاده شده است. نتایج بررسی نشان می دهد که صفحات مشبک افت انرژی بیشتری نسبت به پرش هیدرولیکی آزاد ایجاد می کند. همچنین آرایش دوبل صفحات، عملکرد بهتری نسبت به آرایش منفرد داشته درحالی که فاصله ی میانی بین صفحات تأثیری بر میزان افت انرژی ندارد. همچنین در بررسی رفتارهای حاصل از برخورد جریان فوق بحرانی با صفحات مشبک سه حالت مختلف در نوع پرش هیدرولیکی مشاهده شد که افت انرژی ناشی از پرش هیدرولیکی تحمیلی نسبت به سایر حالات، بیشتر ارزیابی شده است.