خصوصیات پرش هیدرولیکی در جریان غلیظ

چکیده: معضل رسوبگذاری همواره بعنوان مهمترین عامل در کوتاه کردن عمر مفید سدها مطرح بوده است و سدهای مخزنی زیادی بدلیل پر شدن از رسوب، متروکه شده اند. این مشکل به ویژه در مناطق استوایی و نیمه خشک بعلت بالا بودن بده جریان رسوب مشهودتر به نظر می رسد. یکی از مهمترین پدیده ها در رسوبگذاری مخازن جریان های غلیظ می باشند که باید نقش این جریان ها در فرآیند رسوبگذاری مخازن شناسایی شده و با شناخت پارامتر های مختلف این جریان نسبت مدیریت رسوب مخازن اقدامات موثر را انجام داد. جریان غلیظ و یا جریان چگال عبارتست از جریانی که به علت اعمال نیروی ثقل بر روی اختلاف چگالی دو سیال به وجود می آید. در بسیاری موارد وقوع جریانهای غلیظ در طبیعت، معمولاً جریان مذکور پس از طی یک شیب تند، با انرژی بالا، وارد محدوده گسترده ای با شیب کم می شود. در چنین حالتی که ممکن است رژیم جریان نیز تغییر یابد و پدیده پرش هیدرولیکی اتفاق بیفتد. با توجه به اینکه تا کنون اغلب تحقیقات انجام شده در مورد خصوصیات هیدرولیکی جریان غلیظ توسط محققین مختلف در فلوم های با شیب ثابت و پیوسته صورت گرفته و تحقیقات آزمایشگاهی انجام شده بر روی خصوصیات پرش در جریان غلیظ محدود می باشد، در این تحقیق سعی بر آن است تا با ساخت مدل فیزیکی و ایجاد شکست شیب (یک شیب تند که به شیب کند تبدیل می شود) شرایط آزمایشگاهی را به شرایط طبیعی نزدیک کرد. برای تحقق این هدف یک مدل فیزیکی مناسب راه اندازی شد و با تغییر در شیب بستر، دبی و غلظت خصوصیات جریان غلیظ و پدیده پرش مورد بررسی قرار گرفت. تعداد 30 آزمایش با سه دبی 0.6 ، 0.8 و 1 ، پنج شیب صفر، 1% ، 2 % ، 3% و 4% و دو غلظت 1014 و 1028 کیلوگرم بر متر مکعب در آزمایشگاه مدل های فیزیکی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. نتایج به دست آمده به شرح زیر می باشند: پرش هیدرولیکی تشکیل شده، در همه آزمایشها در محدوده تغییر شیب زیاد به شیب کم (حد فاصل طول 1 تا 3 متری از ابتدای کانال آزمایش) رخ داد. درصد تغییرات مقادیر ارتفاع، سرعت و دبی در واحد عرض در مقطع ثانویه پرش نسبت به مقطع اولیه عبارتند از: 1-ارتفاع جریان از 56 تا 211 درصد و بطور میانگین 121.3 درصد افزایش یافت .2-سرعت جریان از 27.16 تا 57.5 درصد و بطور میانگین 40.8 درصد کاهش یافت.3-دبی در واحد عرض از 6.5 تا 71 درصد و بطور میانگین 28.5 درصد افزایش یافت. در شیب ها و غلظت های متفاوت با افزایش دبی ارتفاع و سرعت پیشانی جریان غلیظ بیشتر می شود. با افزایش دبی اعماق اولیه و ثانویه پرش افزایش پیدا کرده و محل وقوع پرش به سمت بالای شیب انتقال می یابد با افزایش شیب عمق اولیه پرش تغییر چندانی نداشته ولی عمق ثانویه پرش کمتر شده و محل وقوع پرش به سمت پایین ناحیه شیبدار انتقال پیدا می کند. در یک شیب و دبی ثابت با افزایش غلظت عمق ثانویه پرش کاهش می یابد. روابطی با ضریب همبستگی بالا برای سرعت پیشانی جریان غلیظ، پروفیل های سرعت و غلظت در رژیم های فوق بحرانی و زیر بحرانی به دست آمد.