فشارهای دینامیکی ناشی از برخورد جت های قائم دایره ای آزاد به سطوح زبر در زوایای مختلف

امنیت و پایداری سد بایستی به ازای سیل عبوری از سرریز تأمین گردد. در بسیاری از سدهای بزرگ ایران همانند سد شهید رجایی و کارون3 که در سالهای اخیر به بهره¬برداری رسیده¬اند در مواقع سرریز شدن سیلاب به نحوی عمل می¬کنند که جریان خروجی از سرریز آنها به صورت جت و به درون حوضچه¬ی استغراق ریزش می¬نماید. از مسائلی که در اثر جت ریزشی در پایین دست سازه¬های هیدرولیکی ایجاد می¬شود، استهلاک انرژی و فرسایش می¬باشد. یکی از سازه¬های مستهلک کننده¬ی انرژی در پایین دست سدها، حوضچه¬های استغراق می¬باشند. هدف از این تحقیق بررسی حالاتی است که جریان خروجی از سرریز سد در حوضچه¬ی استغراق فرود نیاید. به¬بیان دیگر برای سدهایی که در دره¬های تنگ و عمیق و پیچ دار احداث می¬شوند به علت شرایط توپوگرافی منطقه، امکان احداث حوضچه با ابعاد بزرگ فراهم نباشد لذا احتمال این وجود دارد که جت جریان به حوضچه برخورد نکرده و با دیواره صخره¬ای مقابل تحت زاویه-های مختلف اصابت نماید. فشار وارد شده می¬تواند باعث ایجاد ترک و در نهایت شکست صخره شود و دیگر اینکه به¬علت رسوب-گیری در دریچه سرریز، دریچه نتواند به میزان کافی باز شود که جریان در درون حوضچه فرود آید. در این تحقیق با استفاده از حسگرهای سنجش لحظه¬ای فشار (pressure transduser) با قابلیت ثبت و ذخیره فشارهای نوسانی به بررسی توزیع فشارهای دینامیکی در مدل ایجاد جت آب با زوایای مختلف، پرداخته شده است. پارامترهای این تحقیق شامل دبی جریان، ارتفاع ریزش، قطر نازل، زاویه برخورد و زبری کف حوضچه می¬باشند که در مقدار و رفتار فشارهای دینامیکی نقش اساسی را دارا می¬باشند. بعد از آنالیز ابعادی اعداد بدون بعد f_(rj ),? ,l/d_j استخراج گردید که l/d_j معرف ارتفاع ریزش، ? معرف زاویه برخورد، f_(rj ) معرف شرایط جریان است. آزمایش¬ها بر مبنای تأثیر هر یک از اعداد بدون بعد بر روی فشارهای دینامیکی صورت پذیرفت. نتایج حاصله نشان می¬دهد با افزایش ارتفاع ریزش (l/d_j ) ضریب میانگین فشارهای دینامیکی (c_p) کاهش می¬یابد. با افزایش ارتفاع ریزش ضرایب حدی فشارهای دینامیکی افزایش می¬یابند. ضریب میانگین فشار دینامیکی با افزایش دبی جریان افزایش می¬یابد. با کاهش زاویه¬ی برخورد جت با سطح، فشارهای دینامیکی کاهش می¬یابند و زبری نیز باعث افزایش فشارهای دینامیکی در محدوده¬ی برداشت¬های آزمایشگاهی گردید. افزایش ارتفاع ریزش به¬طور نسبی سبب افزایش میانگین فشارهای دینامیکی (h_m) می¬گردد. همچنین افزایش عدد فرود موجب افزایش متوسط فشار دینامیکی (h_m) شده به¬طوری¬که ابتدا افزایش و سپس کاهش c_p مشاهده می¬گردد و نیز ابتدا کاهش و سپس افزایش c_p^+ و c_p^- مشاهده شد. حداکثر مقدار c_p در محدوده اعداد فرود 4/12 الئ 8/14 می¬باشد و حداقل مقادیر c_p^+ و c_p^- در محدوده اعداد فرود 3/10 الئ 14 قرار داشت.