بررسی خلاء زایی (کاویتاسیون) بر روی سرریز سدبالارود با استفاده از مدل فیزیکی

معمولاً هنگامی که سرعت جریان در قسمی از سازه هیدرولیکی (مانند تندآب سرریزها) از یک حد مجاز فراتر رود، آن سازه در معرض خسارت ناشی از خلاء زایی (Cavitations) قرار می گیرد. برجستگی ها و ناصافی های سطوح بتنی که به هنگام ساخت و یا پس از ان ایجاد می گردد، باعث ایجاد انحراف خطوط و جریان و کاهش فشار در بعضی نقاط می گردد، که چنانچه این کاهش فشار در ازاء افزایش سرعت باشد شرایط آستانه یا آغاز خلاء زایی (خوردگی) پیش خواهد آمد. روشهای عددی و تحلیلی و روآبط تجربی موجود به دلیل پیچیدگی رفتار دینامیکی سیالات و خصوصاً وجود جریان های دوفازی در تندآب سرریزها محدودیت هایه زیادی دارند. به کمک مدلهای فیزیکی می توان شرایط هیدرولیکی پیچیده را به همراه شرایط ورودی بالادست به صورت سه بعدی و با دقت قآبل قبولی شبیه سازی کرد و با برقراری جریانهای عبوری مختلف احتمال بروز خلاء زایی و خوردگی در این سازه ها را بررسی کرد. در این تحقیق مدل سرریز سد مخزنی بالا رود که از نوع اوجی دریچه دار با تندآب و پرتآب کننده ی جامی است با استفاده از مصالح پلکسی گلاس در مقیاس 1:110 ساخته و در فلوم آزمایشگاه مدلهای هیدرولیکی دانشکده مهندسی آب ، دانشگاه شهید چمران اهواز نصب گردید. آزمایش ها با برقراری 14 دبی مختلف و متناسب با شرایط واقعی با اندازه گیری پارامترهای مهم جریان (عمق، سرعت و فشار) در دو محور وسط و طرفین مسیر انجام گرفت. با مطالعه و بررسی نتایج اندازه گیری ها ضریب خوردگی در مقاطع مختلف در طول سرریز تعیین و با مقدار بحرانی خوردگی و مورد مقایسه قرارگرفت. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت در طول تندآب به ازاء هر دبی از جریان، ضریب خوردگی کاهش یافته و در آبتدای پرتآب کننده جامی در محور وسط به کمترین مقدارخود می رسد. همچنین به ازاء دبی 1425 متر مکعب بر ثانیه در سرعتی معادل 91/20 متر بر ثانیه حداقل ضریب خوردگی (σ=545/0( شده، که بیشتر از ضریب خوردگی بحرانی (σσ=25/0( می باشد، و خوردگی رخ نمی دهد. در مقایسه حداقل ضریب خوردگی نتیجه شده از آزمایش مدل با حداقل ضریب خوردگی ارائه شده در گزارش مطالعاتی مشاور (σ=512/0( علت عدم تطآبقت نتایج تئوری با آزمایش مدل می تواند ناشی از تاثیر پایه های پل بر الگوی جریان در تندآب، اعمال فرضیات ساده کننده در معادلات حاکم و خطای مقیاس باشد.

کلیدواژه ها:

خلاء زایی (کاویتاسیون) ، ضریب خوردگی بحرانی ، سرریز تندآب ، فشار دینامیکی