بررسی تاثیر دفلکتور ممتد بر تجزیه جت در سرریزهای جامی مثلثی

پرتاب کننده های جامی یکی از انواع سازه های اتلاف انرژی می باشند که به منظور کاهش انرژی جنبشی مازاد جریان به کار گرفته می شوند. امروزه تحقیقاتی بر روی نوع جدیدی از این پرتاب کننده ها که در مقطع طولی به شکل مثلثی می باشند، پایه گذاری شده است. با توجه به عملکرد مناسب این نوع سازه، پژوهش حاضر بر اساس آنها بنا شده است. در این تحقیق بررسی آزمایشگاهی تاثیر همزمان پرتاب کننده مثلثی به همراه دفلکتور ممتد عرضی بر خصوصیات مسیر پرتابه شامل تجزیه جت و اتلاف انرژی مد نظر قرار گرفت. آزمایش های این پژوهش در فلومی به ابعاد 5/0×3/0×12 متر انجام شد. برای نیل به اهداف این تحقیق ابتدا یک سرریز اوجی بر اساس آیین نامه usbr به ارتفاع 33 سانتیمتر از جنس فایبرگلاس، طراحی و ساخته شد. سپس دو نوع پرتاب کننده مثلثی با زاویه 45 و 5/22 درجه که از تحقیقات استینر و همکاران (2008) اقتباس شده بود، از جنس پلگسی گلاس ساخته شد. بر اساس برنامه ریزی انجام شده برای آزمایش های این تحقیق، زاویه 45 درجه با دو طول کانال آستانه 2 و 7 سانتیمتر و زاویه 5/22 درجه با طول کانال آستانه 2 سانتیمتر مورد آزمون واقع شد. این سری از آزمایش ها بدون حضور دفلکتور انجام گردید. در مرحله بعد، از دفلکتور ممتد عرضی با مقطع مثلثی با سه زاویه رأس 25، 32 و 40 درجه و سه پهنای 6، 9 و 12 سانتیمتر، به همراه پرتاب کننده ها استفاده شد. رأس این دفلکتور روبروی جریان واقع می شد تا جریان عبوری از پرتاب کننده را تجزیه نماید. برای پهنای 9 سانتیمتر زاویه رأس 45 درجه نیز مورد آزمون واقع شد. کلیه آزمایش ها در 4 دبی با سه عمق پایاب (عمق ثانویه) 100، 85 و 70 درصد انجام گردید. بر این اساس تعداد کل آزمایش ها 238 عدد بود. در تمام آزمایش ها، مختصات و خصوصیات هندسی مسیر پرتابه به همراه عمق آب، قبل و بعد از پرش اسکی برداشت شد. در مجموع نتایج آزمایش های بدون حضور دفلکتور نشان داد که در قسمت صعود مسیر پرتابه بدون بعد، منحنی های جریان در حد بالایی و هم برای حد پایینی مسیر، اختلاف کمی با یکدیگر داشته و این در حالی است که برای قسمت پایین رونده منحنی این اختلاف بیشتر می شود. نتایج به طور کلی نشان داد که با افزایش عدد فرود جریان در کانال آستانه مسیر پرتابه از 5/4 به 5/6 به طور متوسط طول طی شده حد بالایی مسیر پرتابه برای زاویه 45 درجه از 21 برابر عمق جریان در پرتاب کننده تا 36 برابر آن افزایش می یابد و برای حد پایینی این مقادیر از 5/15 برابر تا 4/28 برابر خواهد بود. دیگر خصوصیات مسیر پرتابه به صورت نمودار و جدول نیز به صورت عددی در آزمایش های بدون حضور دفلکتور مورد ارزیابی واقع گردید. از طرفی بر اساس نتایج بدست آمده از آزمایش های با حضور دفلکتور مشخص گردید، شش نوع پرتابه با توجه به نحوه تجزیه جت قابل تشخیص است. مشخصات کلی مسیر پرتابه برای هر حالت به صورت مبسوط بررسی گردید. نتایج حاصل از این بخش نشان داد که مسیر پرتابه در اثر وجود دفلکتور ممتد عرضی، تغییرات زیادی نموده و جت تجزیه شده نسبت به رابطه تئوری دارای ضریب اصلاحی می باشد. این ضریب اصلاحی برای حد پایینی مسیر پرتابه در حدود 76/0 محاسبه گردید و برای حد بالایی یک رابطه آماری بسط داده شد. در خصوص اتلاف انرژی در آزمایش های با حضور دفلکتور، نتایج نشان داد که حضور دفلکتور ممتد عرضی تاثیر معنی داری در افزایش میزان اتلاف انرژی داشته است که این امر به دلیل تجزیه جت و برخورد مجدد جتهای تجزیه شده به یکدیگر می باشد. در مجموع بیشترین اتلاف انرژی مربوط به دفلکتور با طول نسبی 034/1 و زاویه نسبی 6/0 می باشد. همچنین بررسی ها نشان داد با افزایش عدد فرود جریان، میزان استهلاک انرژی افزایش می یابد. از نظر عددی با افزایش عدد فرود جریان از 34/4 به 78/6 مقدار اتلاف انرژی به طور متوسط در سه حالت 100، 85 و 70 درصد برای عمق پایاب به ترتیب به مقدار 5/27، 1/12 و 5/10 درصد افزایش می یابد. در هر یک از بخش های تحقیق حاضر، با استفاده از همبستگی آماری، ارتباط مناسب و معنی داری بین پارامترهایی از قبیل خصوصیات مسیر پرتابه، ناحیه جداشدگی، ناحیه جریان نوسانی و ناحیه جریان برگشتی در هر دو حالت با و بدون حضور دفلکتور استخراج گردید.