بررسی هیدرودینامیک جریان و منحنی تراژکتوری جت پایین دست در پرتابه جامی شکل (مطالعه موردی سد بالارود)

پرتاب کنندهی جامی به عنوان یکی از انواع اصلی و یا بخش متمم سیستمهای استهلاک انرژی در پایانه مجاری تخلیه سیلاب سدهای بلند، در نظر گرفته شده است. ایدهی اصلی از نصب جام پرتاب کننده در پایانه سریزها و مجاری تخلیه کننده این است که جریان بسیار سریع (جت)خروجی را از راستای اولیه منحرف نموده تا پس از پرتاب شدن به هوا، ضمن استهلاک انرژی فرساینده جت، در موضعی تعیین شده و در فاصلهی مطمئنی دور از سد، نیروگاه، سرریز و یا ضمایم آن در آبراههی رودخانهی پایین دست رها گردد. دراین تحقیق مدل سرریز سد مخزنی بالارود که از نوع اوجی دریچهدار با تنداب و پرتاب کنندهی جامی است، با استفاده از مصالح پلکسیگلاس در مقیاس 1:40 ساخته و در فلوم آزمایشگاه مدلهای هیدرولیکی دانشکده مهندسی آب، دانشگاه شهید چمران اهواز نصب گردید. معمولاً هنگامی که سرعت جریان در قسمی از سازه هیدرولیکی از یک حد مجاز فراتر رود، آن سازه در معرضخسارت ناشی از خلاءزائی قرار میگیرد. روشهای عددی و تحلیلی و روابط تجربی موجود به دلیل پیچیدگی رفتار دینامیکی سیالات و خصوصاً وجود جریانهای دوفازی در تنداب سرریزها محدودیتهای زیادی دارند. تاکنون بر اساس روابط تحلیلی و عددی ، مطالعات گستردهای جهت بررسی توزیع فشار هیدرودینامیکی و نیز حداکثر و حداقل فشار هیدرودینامیکی در سطوح منحنی انجام و روابط متعددی ارائه شده است . این روابط عمدتا بر مبنای فرضهایی از قبیل غیر چرخشی بودن جریان ، پیروی خطوط جریان روی منحنیها از مسیر دایروی و ناچیز شمردن اثر شتتاب ثقل ، استوار هستند . چنین فرضهایی در طرحهای واقعی صادق نخواهند بود و نتایج حاصل از این روابط قابل استناد نمیباشد . به کمک مدلهای فیزیکی میتوان شرایط هندسی پیچیده را با دقت قابل قبولی شبیهسازی کرد . در این تحقیق با برقراری 6 دبی با دوره بازگشت مختلف در طول پرتاب کننده جامی شکل سد بالارود اقدام به اندازهگیری فشارهای استاتیکی و نوسانات فشارهای دینامیکی شد. نتایج حاکی از قابل قبول بودن دامنه تغییرات فشارهای دینامیکی بود. نتایج نشان داد که دبی آستانه جارو کردن جریان به بیرون از جام ( 655 متر مکعب برثانیه ) بیشتر از دبی آستانه جارو شدن جریان به داخل جام ( 574 متر مکعب بر ثانیه) می باشد. در بررسی هندسه جت پرتابی و تغییرات فشار هیدرودینامیکی منحنیهای تغییرات هر یک در مقابل تغییر دبی جریان 56 متر در دبی 2583 / ترسیم گردید. ضمناً با توجه به منحنی تغییرات هندسه جت پرتابی حداکثر طول پرتابه به 79 مترمکعب برثانیه رسیده و آبشستگی پایین دست تاثیری بر سازه استهلاک انرژی سیلاب سد بالارود نخواهد گذاشت. همچنین با افزایش سرعت به ازاء هر دبی از جریان، ضریب خوردگی کاهش یافته و در ابتدای پرتاب کنندهی جامی در محور 25 متر بر ثانیه / وسط به کمترین مقدار خود می رسد. همچنین به ازاء دبی 3831 مترمکعب بر ثانیه در سرعتی معادل 9 می باشد، وخوردگی (σcr = 0 / شده، که بیشتر از ضریب خوردگی بحرانی ( 52 (σ = 0/ حداقل ضریب خوردگی برابر ( 52 رخ نمی دهد