محاسبه مشخصات هیدرولیکی شیب شکن عمودی با درنظر گرفتن تنش برشی در بستر حوضچه استغراق

در طراحی کانالهای روباز در اراضی پرشیب بمنظور کاستن از شیب بستر کانال لازم است از "شیب شکن" استفاده شود. شیب شکنها به دو نوع "شیب شکن عمودی (Vertical drop) " و "شیب شکن مایل (Inclined drop)" تقسیمبندی میشوند. در تحقیقات گذشته برای محاسبه مشخصات هیدرولیکی شیب شکن عمودی از روشهای آزمایشگاهی و تئوریک بهره گیری شده است. مطالعات پیشین از اثر تنش برشی در بستر حوضچه استغراق صرف نظر نموده اند. در این تحقیقات فرمول مناسب برای منظور نمودن تنش برشی بستر حوضچه استغراق با استفاده از معادلات تنش رینولدز ارائه گردیده و با استفاده از روش حجم کنترلی معادلات لازم برای تعیین مشخصات هیدرولیکی شیب شکن عمودی بدست آمدهاند. از یک مدل فیزیکی بمنظور سنجش صحت مشخصات هیدرولیکی محاسبه شده بهره گیری شده است. در این مدل، با تغییر مصالح بستر جریان در حوضچه استغراق ( 4 گزینه مختلف)، مشخصات هیدرولیکی شیبشکن عمودی اندازهگیری و با مشخصات هیدرولیکی محاسبه شده به کمک فرمولهای ارائه شده برای این نوع شیب شکن مقایسه گردیده است. نتایج نشان میدهد روابط بدست آمده از فرمولهای ریاضی، برازش مناسبی با اطلاعات اندازه گیریشده مدل فیزیکی دارند. چنانچه تنش برشی در بستر حوضچه استغراق درنظر گرفته شود، بر میزان تلفات انرژی 8 تا 13 درصد اضافه خواهد شد. در این تحقیق فرمول جدیدی که در آن تلفات انرژی با استفاده از دو متغیر دبی جریان و زبری بستر حوضچه استغراق برآورد میگردد، ارائه گردیده است. تغییر تنش برشی در بستر حوضچه استغراق بر دیگر مشخصات هیدرولیکی شیب شکن عمودی نظیر عمق استغراق، طول حوضچه استغراق، سرعت جریان در محل تشکیل پرش هیدرولیکی و ... تاثیر محسوسی ندارد.

کلیدواژه ها:

شیب شکن عمودی ، تنش برشی ، حوضچه استغراق ، مشخصات هیدرولیکی