مقالات
در حال خواندن
پرش هیدرولیکی
0

پرش هیدرولیکی

توسط میلاد سکاکی۲۹ تیر, ۱۳۹۶

پرش هیدرولیکی در رودخانه ها، سرریزها، و کانال های روباز رخ می دهد. در هنگامی که آب با سرعت بالا به یک منطقه ی با سرعت کم انتقال پیدا می کند یک افزایش ارتفاعی در روند حرکتی جریان آب رخ می دهد که پرش هیدرولیکی نام دارد.

پرش هیدرولیکی موجب استهلاک انرژی آب می شود، این استهلاک انرژی در اثر تلاطم هایی رخ می دهد که قبل از پرش در جریان آب رخ می دهد و به شکل کف در سطح آب ظاهر می شود و موجب می شود که انرژی جنبشی آب تخلیه شود

 پدیده ی پرش هیدرولیکی بستگی به سرعت اولیه ی جریان دارد، چنانچه جریان آب با سرعتی کم تر از سرعت بحرانی حرکت کند آن گاه هیچ گونه پرش هیدرولیکی را شاهد نخواهیم بود. هر چقدر سرعت اولیه ی جریان بیش تر از سرعت بحرانی باشد، آن گاه تلاطم آب جهت پرش هیدرولیکی نیز بیش تر نمایان خواهد شد. گاهی اوقات می توان سرعت جریان را طوری تنظیم نمود که پرش هیدرولیکی رخ دهد تا استهلاک انرژی در آب رخ دهد تا انرژی زیاد آب موجب فرسایش یا تخریب پایین دست نشود. نوع پرش هیدرولیکی وابسته به سرعت اولیه سیال است. اگر سرعت اولیه سیال کمتر از سرعت بحرانی باشد، پرشی رخ نمی‌دهد. برای سرعت‌هایی نیز که چندان بالاتر از سرعت بحرانی نیستند، انتقال انرژی به صورت امواج متلاطم پدیدار می‌شود. بعد از این مقدار هرچه سرعت اولیه سیال افزایش یابد، انتقال انرژی سریع‌تر می‌شود، تا جایی که در سرعت‌های بالا، ذرات سیال از آن جدا شده و به سوی بالا پرت شده و به سمت جریان بازمی‌گردند. وقتی این اتفاق می‌افتد، پرش همراه با اثرات شدید تلاطم ناشی از جریان مانده و گردابی هوا و امواج سطحی می‌شود.

پرش هیدرولیکی در اب

پرش هیدرولیکی باعث کاهش انرژی آب می‌شود که در جلوگیری از تخریب دیواره کانال‌ها بر اثر سرعت زیاد آب، کاربرد دارد. هم‌چنین آشفتگی ایجاد شده در حین پرش، می‌تواند در مخلوط کردن مواد شیمیایی با آب و نیز هوادهی آب مورد استفاده قرار گیرد.

کاربرد و خواص پرش هیدرولیکی

  • کاهش انرژی آب در جریان از روی سدها، سرریزها و دیگر سازه‌های هیدرولیکی و نهایتاً محافظت قسمت‌های پایین دست
  • ترمیم و افزایش سطح آب در کانال‌ها به منظور پخش آب
  • افزایش دبی خروجی از زیر دریچه‌ها با دور نگه داشتن سطح پایاب و نهایتاً افزایش ارتفاع مؤثر در عرض دریچه
  • کاهش فشار بالابرنده در زیر سازه‌ها با افزایش عمق آب در دامنه سازه
  • مخلوط نمودن مواد شیمیایی جهت تصفیه آب یا فاضلاب و نیز جهت مصارف کشاورزی
  • هوادهی جریان‌ها و کلرزدایی فاضلاب
  • جدا نمودن هوای محبوس از جریان‌های موجود در کانال‌های باز دایروی
  • مشخص نمودن شرایط جریان‌های خاص نظیر وجود جریان‌های فوق بحرانی یا وجود یک سطح مقطع کنترل جهت ایجاد
  • ایستگاه‌های اندازه‌گیری کم خرج

قرار دادن بلوک ها در راه آب برای گرفتن انرژی آب

برای جلوگیری از خسارات ناشی از انرژی فوق العاده آب در سرعت های فوق بحرانی و نیز به منظور از بین بردن انرژی اضافی سینتیک موجود در چنین آبی، عموما لازم است از سازه های خاصی به نام انرژی گیرنده (Energy Dissipators) که در پایین دست جریان ساخته می شود استفاده نمود.

این گونه سازه ها علاوه بر از بین بردن انرژی آب وسیله ای برای کنترل و مهار پرش هیدرولیکی و به وجود آوردن شرایطی جهت وقوع آن در یک موقعیت مکانی خاص نیز به شمار می روند. به عبارتی دیگر هنگامی که یک پرش هیدرولیکی در روی یک سطح صاف افقی اتفاق می افتد، کوچکترین تغییری در اعماق جریان بالادست و پایین دست آن می تواند باعث تغییر مکان پرش به یکی از دو سو گشته و چنانچه خواسته شود تا پرش در محلی خاص صورت پذیرد و حساسیت بیش از حد آن در مقابل نوسانات عمق جریان، محدود گردد، می بایستی از سازه هایی که به عنوان کنترل کننده پرش هیدرولیکی مشهورند استفاده شود.

پرش هیدرولیکی می تواند روی کف های نسبتاً افقی یا کف های شیبدار، با مانع یا بدون مانع به وجود آید و بدیهی است بسته به اینکه در کدام یک از موقعیت های مذکور پرش حاصل گردد، دارای خصوصیات کاملاً متفاوت خواهد بود. بر اساس عدد فرود مقطع اولیه پرش هیدرولیکی و شیب بستر کانال، می‌توان پرش هیدرولیکی را به دو دسته کلی طبقه بندی کرد:

۱. پرش هیدرولیکی بر مبنای عدد فرود

  • پرش موجی شکل
  • پرش ناقص تشکیل شده و پرش ضعیف است
  •  پرش نوسانی یا پرش ضربه ای(مهار کردن این پرش دشوار است)
  •  پرش ماندگار(پرش به صورت کامل و بدون نوسان شدید)

پرش هیدرولیکی بر مبنای عدد فرود

۲. انواع پرش هیدرولیکی بر مبنای شیب بستر کانال

  •  پرش نوع A: شروع پرش هیدرولیکی در ابتدای بستر افقی تشکل می شود.
  •  پرش نوع B: پرش هیدرولیکی در محل اتصال بستر شیبدار به بستر افقی رخ می دهد.
  •  پرش نوع C: شروع پرش هیدرولیکی در قسمت شیبدار کانال بوده و انتهای آن دقیقاً در محل اتصال بستر شیبدار به بستر افقی می باشد.
  • پرش نوع D: ابتدا و انتهای پرش در قسمت شیبدار رخ می دهد.

در کانال ها پرش هیدرولیکی زیر دریچه های تنظیم کننده، پای سرریزها یا در محلی که کف کانالی با شیب تند به طور ناگهانی مسطح شود، به وجود می‌آید. بررسی ویژگی های انکار نشدنی پرش هیدرولیکی با توجه به نقش آن در طراحی سازه های هیدرولیکی و کانال های انتقال آب، اهمیت ویژه‌ای دارد. مشخصات کامل پرش شامل طول پرش، عمق فوق بحرانی اولیه و عمق ثانویه پرش می باشد. از این رو شناخت هرچه بیشتر عمق و طول پرش به عنوان موثرترین عامل در تعیین ابعاد حوضچه های آرامش و حفاظت کانال پایین دست پرش، اهمیت ویژه ای می‌یابد. به عبارت دیگر این پارامترها نقش تعیین کننده ای را در طراحی ابعاد سازه های هیدرولیکی از جمله حوضچه های آرامش(جهت کاهش انرژی آب و وقوع پرش هیدرولیکی در مکانی خاص) و کف بندهای افقی(به منظور کنترل آب شستگی ناشی از انرژی سینتیک اضافی آب) ایفا می‌کند.

واکنش شما چیست؟
I like it
100%
interested
0%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
میلاد سکاکی
دانشجوی مهندسی مکانیک

پاسخ بدهید