بررسی آزمایشگاهی اثر تغییر عرض ناگهانی بر هیدرودینامیک جبهه جریان غلیظ و اندرکنش نیروهای مؤثر
نویسندگان
1 گروه سازههای آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
2 گروه سازههای آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
3 گروه سازههای آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
4 گروه سازههای آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
doi
10.22059/jwim.2025.387490.1196چکیده
در این پژوهش، ۱۸ آزمایش جهت بررسی اثر تنگشدگی و بازشدگی ناگهانی، بر هیدرودینامیک پیشانی انجام شد. دبی جریان ۱/۱ لیتر بر ثانیه و متغیرها شامل غلظتهای ۵ و ۱۰ گرم بر لیتر، شیبهای صفر، ۵/۱ و ۳ درصد و نسبتهای عرض ۳۹/۰، ۶۴/۰ و ۹۲/۰ بودند. رژیم جریان شامل هر سه حالت زیر بحرانی، بحرانی و فوق بحرانی بود. در تنگشدگی با نسبتهای ۳۹/۰ و ۶۴/۰، سرعت پیشانی ابتدا، به دلیل افزایش شار شناوری تا یک نقطه افزایش یافته و سپس تحت تأثیر اختلاط کاهش مییابد. افزایش شدت تنگشدگی و شیب، سرعت بیشینه را بیشتر و محل وقوع آن را دورتر میکند؛ به نحویکه، در شیب ۳ درصد، سرعت بیشینه در نسبت ۳۹/۰ در مقایسه با نسبت ۶۴/۰، برای غلظتهای ۵ و ۱۰ گرم بر لیتر به ترتیب ۲۹/۲۰ و ۴۹/۲۴ درصد افزایش یافت. در بازشدگی با دو نسبت مزبور، روند تغییرات سرعت با فاصله، به دلیل تشدید ناپایداریهای تلاطمی کاهشی بود؛ که شدت آن برای نسبت ۳۹/۰ بیشتر بود. در نسبت ۹۲/۰، تنگشدگی و بازشدگی تأثیر خاصی نداشته و تغییرات سرعت با فاصله، مشابه کانال با عرض ثابت، برای شیب صفر، نزولی و در کانال شیبدار، صعودی بود. تغییرات ارتفاع پیشانی با فاصله، در تنگشدگی و بازشدگی، برای تمام نسبتها، صعودی بود؛ که شدت آن برای نسبت کمتر، بیشتر بود. عملکرد تنگشدگی به نفع نیروی رانش جریان است؛ که با افزایش شیب تقویت و با افزایش غلظت تضعیف میشود. در بازشدگی، مقاومت ناشی از اختلاط غلبه دارد؛ که با افزایش غلظت تقویت و با افزایش شیب تضعیف میگردد.
