مطالعه آزمایشگاهی جریان فوق بحرانی در تبدیل های همگرا با مقاطع ذوزنقه ای و مستطیلی

وجود هرگونه تغییر هندسی مانند تبدیل در مسیر کانال های با جریان فوق بحرانی، موجب تغییر ناگهانی عمق و سرعت جریان و تشکیل امواج ضربه ای می شود. در این تحقیق، ارتفاع و سرعت امواج ضربه ای در تبدیل های همگرای کانال روباز با مقاطع ذوزنقه ای و مستطیلی با به کارگیری مدل های آزمایشگاهی بررسی شد. زاویه شیب جانبی دیواره ها 45، 60، 70 و 90 درجه و نسبت همگرایی 1 به 2، 1 به 3 و 1 به 4 به عنوان متغیرهای هندسی و همچنین چهار عدد فرود مختلف در محدوده 23/9-25/3 به عنوان متغیر هیدرولیکی آزمایش ها در نظر گرفته شد. تحلیل پروفیل های سرعت و سطح آزاد امواج ضربه ای نشان می دهد که در حالت کلی، افزایش زاویه شیب جانبی دیواره تبدیل، کاهش نسبت همگرایی و افزایش عدد فرود جریان رابطه ای مستقیم دارد با افزایش ارتفاع و سرعت امواج. نتایج تحقیق همچنین نشان می دهد که بیشینه ارتفاع امواج ضربه ای در تبدیل های همگرا با مقاطع ذوزنقه ای، به ازای نسبت همگرایی 1 به 2 و زاویه های شیب جانبی 45، 60 و 70 درجه، در مقایسه با مقطع مستطیلی، به طور میانگین به ترتیب به میزان 34/59، 27/44 و 04/24 درصد کاهش می یابد. همچنین، بیشینه سرعت امواج ضربه ای به ازای شرایط مذکور به ترتیب به میزان 51/37، 23/25 و 67/14 درصد کاهش می یابد. نظر به اینکه کانال های اجرایی عمدتا با مقطع ذوزنقه ای ساخته می شوند، یافته های پژوهش حاضر برای مهندسان طراح می تواند بسیار سودمند باشد.