مطالعۀ پدیده‌شناسی پرش‌های هیدرولیکی چندضلعی

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 7، دوره 31، شماره 1 - شماره پیاپی 21، اسفند 1398، صفحه 87-104   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v31i1.83280

نویسندگان

علی اسدی¹؛ مجید ملک جعفریان^{* 2}؛ علیرضا تیمورتاش³

¹گروه مهندسی مکانیک – تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، ایران

²دانشگاه بیرجند

³گروه مهندسی مکانیک – تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

چکیده

یکی از پدیده­های مورد مطالعۀ دانشمندان در سال­های اخیر، پدیدۀ پرش هیدرولیکی چندضلعی است. حدود دو دهه از مشاهدۀ این پدیده می­گذرد، اما هنوز علّت ایجاد و شکل­گیری این پدیده نامعلوم است. هدف اصلی در این تحقیق مطالعۀ پدیده‌شناسی پرش­های هیدرولیکی چندضلعی است. به همین منظور، این پدیده به روش آزمایشگاهی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که علّت شکل­گیری پرش هیدرولیکی چندضلعی، حضور اغتشاشات و ناپایداری­های موجود در جریان، سیستم و یا محیط است. این ناپایداری­ها بر اساس پدیدۀ رایلی‑پلاتو و در حضور اثرات کشش سطحی و لزجت، پرش هیدرولیکی دایروی پایدار را ناپایدار کرده و آن را به یک پرش چندضلعی تبدیل می­کند. با حذف ناپایداری­ها، پرش دایروی پایدار ایجاد گردید. این پرش بر خلاف نتایج محقّقان در کارهای قبلی از اعداد رینولدز کم تا اعداد رینولدز بالا پایدار است. همچنین در این تحقیق، رفتار پرش­های هیدرولیکی چندضلعی که در کارهای قبلی و در حضور ناپایداری­ها شکل گرفته­اند، بررسی شد. در یک دبی ثابت، مساحت داخل پرش، برای همۀ پرش­های ممکن، تقریباً با خطای کمتر از حدود 10 درصد، برابر است. از بین چندضلعی­های با تعداد اضلاع برابر که برای یک دبی خاص محتمل است، پرش به شکل چندضلعی منتظم درمی‌آید؛ زیرا به‌طور طبیعی، کشش سطحی تلاش می­کند تا کمترین سطح رویۀ ممکن را برای پرش ایجاد کند.

کلیدواژه‌ها

پدیده شناسی؛ پدیده ی رایلی-پلاتو؛ پرش چند ضلعی؛ چند ضلعی منتظم؛ پرش دایروی پایدار

مراجع