«یادداشت تحقیقاتی» نیمرخ طولی بی‌بعد سطح آب در جهش هیدرولیکی آزاد

نوع مقاله: یادداشت تحقیقاتی

نویسندگان

1 دانشجوی تحصیلات تکمیلی، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران

2 استاد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران

چکیده

جهش هیدرولیکی یکی از سازوکارهای مهم در استهلاک انرژی اضافی جریان به شمار رفته و در فرایند تشکیل آن جریان فوق بحرانی به جریان زیربحرانی تبدیل می‌شود. به دلیل نقش عوامل هیدرولیکی این پدیده در تعیین ویژگی‌های سازه‌ای حوضچه‌های آرامش نظیر طول و ارتفاع دیوارهای جانبی آن‌ها، تخمین نیمرخ طولی سطح آب در جهش هیدرولیکی از مسائل مورد علاقه مهندسان هیدرولیک بوده، به طوری که تاکنون روابط متعددی برای محاسبه آن توسط محققان مختلف ارائه شده است. با این وجود پارامترهای مورد استفاده در روابط موجود، به لحاظ عملی قابل تعیین نبوده در نتیجه روابط ارائه شده نیز به لحاظ عملی غیرقابل استفاده بوده و در صورت استفاده دارای خطای قابل ملاحظه می‌باشند. در این تحقیق، ضمن معرفی طول پرش هیدرولیکی به صورت یک پارامتر بدون بعد و با استفاده از تعداد زیادی از داده‌های آزمایشگاهی که توسط محققان مختلف بدست آمده و منتشر شده‌اند، یک معادله ساده و کاربردی برای تخمین نیمرخ طولی جهش هیدرولیکی با متوسط خطای 08/5 درصد نسبت به مقادیر واقعی اندازه‌گیری شده، ارائه شد. هم چنین مقایسه معادله جدید با روابط موجود نشان دهنده تخمین درست‌تر نتایج در بازه وسیعی از اعداد فرود (از 0/2 تا 3/11) می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


Bakhmeteff, B. A. and Matzke, A. E. (1936). "The hydraulic jump in terms of dynamic similarity", Transactions of the American Society of Civil Engineers, 101(1), pp. 630-647.

Chachereau, Y. and Chanson, H. (2011). "Free-surface fluctuations and turbulence in hydraulic jumps", Experimental Thermal and Fluid Science, 35(6), pp. 896-909.

Gupta, N. (1967). "A dimensionless study of the longitudinal element and profile of hydraulic jump", Journal of Institution of Engineers India, 47(11), pp. 1155-1165.

Hager, W. H. (1992). Energy dissipators and hydraulic jump. Springer Science & Business Media.

Hager, W. H. (1993). "Classical hydraulic jump: free surface profile", Canadian Journal of Civil Engineering, 20(3), pp. 536-539.

Liu, M., (2004). "Turbulence structure in hydraulic jumps and vertical slot fishways", Ph.D. thesis. University of Alberta, Edmonton, CA.

Liu, M., Rajaratnam, N., and Zhu, D. (2004). "Turbulence structure of hydraulic jumps of low Froude numbers", Journal of Hydraulic Engineering, 130(6), pp. 511–520.

Murzyn, F. and Chanson, H. (2009). "Free-surface fluctuations in hydraulic jumps: Experimental observations", Experimental Thermal and Fluid Science, 33(7), pp.1055-1064.

Rajaratnam, N. (1962). "Profile equation for the hydraulic jump", Water Power, 14, pp. 324-327.

Rajaratnam, N. and Subramanya, K. (1968). "Profile of the hydraulic jump", Journal of Hydraulic Division, ASCE, 94(3), pp. 663-673.

Rouse, H., Siao, T.T. and Nagaratnam, S. (1959). "Turbulence characteristics of the hydraulic jump", Transactions of the American Society of Civil Engineers, 124(1), pp. 926-950.

Sananes, F. and Fortey, J. W. (1966). "Discussion to The hydraulic jump as a wall jet", Journal of the Hydraulics Division, ASCE, 92(HY3), pp. 117-119.