بررسی استهلاک انرژی در شیب شکن های دارای مستهلک کننده ی شیاری و شبکه ای

توپوگرافی بستر عبور جریان، تنداب ها و عواملی که سبب ایجاد تغییرات ناگهانی عمق جریان می شوند، می توانند عامل ایجاد کننده ی انرژی جنبشی مخرب در جریان عبوری از کانال ها شوند. انرژی مخرب جریان می تواند سبب ایجاد آب شستگی و فرسایش بستر کانال و یا تخریب سازه های پایین دست شود. یکی از عواملی که سبب به وقوع پیوستن این پدیده می شود، وجود شیب شکن های قائم در مسیر جریان عبوری از کانال است. در این تحقیق با قراردادن مستهلک کننده ی شبکه ای بر روی تاج شیب شکن قائم میزان استهلاک انرژی و وضعیت برش هیدرولیکی ایجاد شده درون حوضچه آرامش در مقایسه با شرایط عدم استفاده از سازه های مورد اشاره در یک شیب شکن قائم ساده، بررسی و میزان بهبود راندمان سیستم دراثر حضور این سازه ها، به صورت آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف از اضافه نمودن این سازه ها به سیستم، تغییر جهت جریان، استهلاک بیشتر انرژی و کاهش طول حوضچه های آرامش بوده است. این مطالعه شامل دو بخش آزمایشگاهی و تحلیلی بوده است. آزمایش ها بر روی سه شیب شکن قائم با پنج مستهلک کننده ی شبکه ای با ابعاد شبکه های متفاوت و سه مستهلک کننده ی شیاری با ابعاد شیارهای متفاوت انجام شده است. آزمایش ها در محدوده ی نسبت عمق بحرانی به ارتفاع شیب شکن (Y(c)/h) برابر با ۰/۱۴ تا ۰/۳۲۵ قرار داشت. با استفاده از نتایج آزمایشگاهی، روابطی تجربی برای تخمین عمق و طول استخر تشکیل شده در پای شیب شکن، نیروی عکس العمل سطح، طول بهینه ی مستهلک کننده ها و افت انرژی پیشنها شده است. مدل تحلیلی ارائه شده برای شیب شکن با مستهلک کننده ی شیاری با نتایج آزمایشگاهی همخوانی خوبی داشته است. با استفاده از نتایج و فرضیات محققین پیش و نیز با درنظر گرفتن فرضیات جدید مدلی نیمه تجربی برای تخمین پارامترهای ذکر شده در بالا ارائه شده است. در مدل تحلیلی ارائه شده برای شیب شکن با مستهلک کننده ی شبکه ای نتایج بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی اختلاف وجود داشته است. علت این امر می تواند آشفتگی جریان دراثر برخورد جت های ریزشی با سطح پرش و در نظر نگرفتن حباب های وارد شده در جریان و هندسه ی مستهلک کننده در تحلیل باشد. درنهایت در شیب شکن با مستهلک کننده ی شیاری راندمان استهلاک انرژی تا ۲۰ درصد و در شیب شکن با مستهلک کننده ی شبکه ای راندمان استهلاک انرژی تا ۳۰ درصد نسبت به حالتی که شیب شکن فاقد مستهلک کننده است افزایش یافته است. همچنین در شیب شکن با مستهلک کننده ی شیاری طول پرش هیدرولیکی بین ۳۰ تا ۶۰ درصد و در شیب شکن با مستهلک کننده ی شبکه ای طولپرش هیدرولیکی بین ۲۵ تا ۵۰ درصد نسبت به حالتی که شیب شکن فاقد مستهلک کننده است کاهش یافته است.