مطالعه ی تحلیلی اثر زبری بستر و نسبت اختلاط بر پرش هیدرولیکی ایجاد شده در جریانهای چگال شور

جریان چگال می تواند طی یک پرش هیدرولیکی به صورت سریع از جریان فوق بحرانی به زیر بحرانی تغییر وضعیت دهد. چنین پدیده ای پرش چگال نام دارد. پرشهای هیدرولیکی ایجاد شده در جریانهای چگال (پرشهای چگال)، نقش مهمی در تغییرات خصوصیات جریان چگال، و همچنین سیال محیطی (همانند مقدار سرعتها و غلظتها) دارند. در این مقاله، پرش چگال با در نظر گرفتن زبری بستر، و نیز اختلاط سیال محیطی با جریان، مورد مطالعه تحلیلی قرار گرفت و معادله­ای جامع به منظور محاسبه­ی نسبت عمقهای مزدوج پرش به­دست آمد، که تابعی از عدد فرود چگالی بالادست پرش، نسبت اختلاط و نیز زبری نسبی می باشد که قابل کاربرد برای هر دو حالت بستر صاف و زبر است. علاوه برآن، معادلاتی جهت محاسبه­ی حداکثر نسبت اختلاط، حداقل عدد فرود چگالی در مقطع ماقبل پرش، و همچنین حداکثر زبری نسبی، ارائه شده­اند. لازم به ذکر است که این مقادیر حدی، متناظر با حداقل مقدار ممکن نسبت عمقهای مزدوج می­باشند. نشان داده شد که با افزایش زبری بستر، علاوه بر کاهش نسبت عمق مزدوج ، ناحیه­ی غلتان پرش نیز کوچکتر می شود. ضمنا با افزایش نسبت اختلاط، نسبت عمقهای مزدوج، ممکن است ابتدا افزایش یافته، و سپس کاهش یابد، یا اینکه کلا یک منحنی نزولی باشد. نهایتا، رابطه ای جهت تعیین حداقل ارتفاع مانع نفوذناپذیر به صورت تابعی از نسبت عمقهای مزدوج  به­دست آمد.

کلیدواژه ها:

پرش چگال ، سیال محیطی ، زبری نسبی ، نسبت اختلاط و عدد فرود چگالی