هیدرولیک جریان در حوضچه های آرامش شیب شکن های قائم مجهز به مستهلک کننده های شیاری-شبکه ای

چکیده تغییرات ناگهانی توپوگرافی بستر، تنداب ها و عواملی که سبب ایجاد تغییرات ناگهانی عمق جریان می شوند، عامل ایجاد کننده ی انرژی جنبشی مخرب اضافی در جریان عبوری از کانال ها هستند. انرژی مخرب جریان می تواند سبب ایجاد آب شستگی و فرسایش بستر کانال و تخریب سازه های پایین دست شود. یکی از عواملی که سبب بروز این پدیده می شود، وجود شیب شکن های قائم در مسیر جریان عبوری از کانال ها است. در این تحقیق با قرار دادن مستهلک کننده ها ی شیاری و شبکه ای بر روی تاج شیب-شکن قائم میزان استهلاک انرژی و وضعیت پرش هیدرولیکی ایجاد شده درون حوضچه آرامش در مقایسه با شرایط عدم استفاده از سازه های مورد اشاره در یک شیب شکن قائم ساده، بررسی و میزان بهبود راندمان سیستم در اثر حضور این سازه ها، به صورت آزمایشگاهی مورد مطالعه قرارگرفته است. هدف از اضافه نمودن این سازه ها به سیستم، تغییر جهت جریان، استهلاک بیشتر انرژی وکاهش طول حوضچه های آرامش بوده است. این مطالعه شامل دو بخش آزمایشگاهی و تحلیلی است. آزمایش ها بر روی سه شیب شکن قائم با پنج مستهلک-کننده ی شبکه ای با ابعاد شبکه های متفاوت و سه مستهلک کننده ی شیاری با ابعاد شیار های متفاوت انجام شده است. آزمایش ها در محدوده ی نسبت عمق بحرانی به ارتفاع شیب شکن (yc/h) برابر با 14/0 تا 325/0 صورت گرفته است. با استفاده از نتایج آزمایشگاهی، روابطی تجربی برای تخمین عمق و طول استخر تشکیل شده در پای شیب-شکن، نیروی عکس العمل سطح، طول بهینه ی مستهلک کننده ها و افت انرژی پیشنهاد شده است. مدل تحلیلی ارائه شده برای شیب شکن با مستهلک کننده ی شیاری با نتایج آزمایشگاهی همخوانی خوبی داشته است. با استفاده از نتایج و فرضیات محققین پیشین و نیز با در نظر گرفتن فرضیات جدید مدلی نیمه تحلیلی برای تخمین پارامتر های ذکر شده در بالا ارائه شده است. در مدل تحلیلی ارائه شده برای شیب شکن با مستهلک کننده ی شبکه ای نتایج بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی اختلاف دارد. علت این امر می تواند آشفتگی جریان در اثر برخورد جت های ریزشی با سطح پرش و عدم لحاظ نمودن حباب های ورودی به جریان و هندسه ی مستهلک کننده باشد. در نهایت در شیب شکن با مستهلک کننده ی شیاری راندمان استهلاک انرژی تا 30 درصد و در شیب شکن با مستهلک کننده ی شبکه ای راندمان استهلاک انرژی تا 45 درصد نسبت به حالت شیب شکن فاقد مستهلک کننده، افزایش یافته است. همچنین در شیب شکن با مستهلک کننده ی شیاری طول پرش هیدرولیکی بین 30 تا 35 درصد و در شیب شکن با مستهلک کننده ی شبکه ای طول پرش هیدرولیکی بین 60 تا75 درصد نسبت به حالت بدون مستهلک کننده، کاهش یافته است.