بررسی پرش هیدرولیکی در مقاطع مرکب با چیدمان زبری منظم در شرایط هندسی و هیدرولیکی مختلف

پرش هیدرولیکی یک نوع جریان متغیر سریع می باشد که در محیط آزاد اتفاق می افتد که دارای کاربردها و ویژگی های مختلف می باشد. وقوع پدیده پرش هیدرولیکی در کانال های روباز باعث کاهش سطح انرژی و تبدیل جریان فوق بحرانی به زیر بحرانی می گردد. تعبیه موانع با هندسه های مختلف بر مسیر جریان تاثیر مهمی بر عمق ثانویه پرش، کاهش طول پرش هیدرولیکی و افزایش افت انرژی جریان در طی پرش دارد. از طرفی دیگر کانال مرکب به دلیل داشتن شرایط هیدرولیکی و هندسی متفاوت در بخش های کانال اصلی و سیلابدشت، از انواع دیگر مقاطع شباهت بیشتری به کانال های موجود در طبیعت دارد. در این پژوهش به بررسی پرش هیدرولیکی در مقاطع مرکب با چیدمان زبری منظم در شرایط هندسی و هیدرولیکی مختلف در Flow-3D پرداخته شده است. در این تحقیق عرض و عمق کانال اصلی ثابت و عرض سیلابدشت ها در دو مقدار 18 سانتی متر و 75 سانتی متر متغییر است. شبیه سازی ها در چهار نسبت عمق ، سه نسبت ارتفاع زبری و سه سرعت مختلف انجام شده است. زبری ها به صورت مکعب های کوچک که بطور منظم کف کانال تعبیه شده اند، قرار دارند. طبق نتایج حاصل از شبیه سازی ها حضور زبری ها باعث کاهش عمق ثانویه پرش نسبت به حالت بدون زبری شده است. به طوری که در عرض سیلابدشت 18 سانتی متر و نسبت عمقی 3.0، نسبت ارتفاع زبری 2 و سرعت 5.3 متر بر ثانیه به طور میانگین عمق ثانویه به مقدار 64.5 درصد نسبت به کانال بدون زبری کاهش می یابد. ولی افزایش عرض سیلابدشت باعث کاهش عمق ثانویه پرش در حدود 26.26 درصد شد. کمترین مقدار نسبت عمق ثانویه به اولیه پرش را در عمق نسبی 7.0 و نسبت ارتفاع زبری 2 قابل مشاهده است. همچنین ملاحظه شد که با افزایش نسبت ارتفاع زبری ها طول پرش در نسبت های کوچک عمقی بطور چشمگیری کاهش می یابد. طول پرش در کمترین مقدار نسبت ارتفاع زبری، عرض سیلابدشت 18 سانتی متر، سرعت 5.3 متر بر ثانیه و نسبت عمقی 3.0 حدود 98.10 درصد کاهش و در بیشترین مقدار نسبت ارتفاع زبری، سرعت 5 متر بر ثانیه و نسبت عمقی 3.0 حدود 37.47 درصد کاهش می یابد. همچنین با افزایش عرض سیلابدشت در یک نسبت ارتفاع زبری ثابت طول پرش کاهش می یابد.