بررسی آزمایشگاهی تأثیر دبی حجمی، ارتفاع پایین-دست و قطرجت بر ابعاد پرش‌های هیدرولیکی چند ضلعی پایدار

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

پرش هیدرولیکی چندضلعی پدیده­ای جالب است که بر اثر برخورد یک جت عمودی و دایروی از یک سیال لزج با یک صفحه­ی افقی ایجاد می­شود. در این حالت بر خلاف هندسه­ی مسئله که تماماً دایروی و متقارن محور است، پرش هیدرولیکی به نحوی جالب، نما و ظاهری غیردایروی، به شکل یک چندضلعی پایدار پیدا می­کند. در این مقاله پدیده­ی پرش هیدرولیکی چندضلعی پایدار به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می­گیرد. با استفاده از دستگاه آزمایشی که به همین منظور ساخته شده است، تأثیر عوامل حاکم شامل دبی حجمی سیال، ارتفاع پایین­دست و قطر جت بر پرش‌های چندضلعی پایدار تعیین می‌شود. نتایج بر حسب اعداد بدون بعد رینولدز جت و وبر پایین­دست ارائه خواهد شد و وابستگی شعاع متوسط پرش چندضلعی که به عنوان معیار اندازه­گیری در این نوع پرش‌ها به کار می رود، به عوامل حاکم مشخص خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


[1]  Avedisian, C. T., and Zhao, Z., "The Circular Hydraulic Jump in Low Gravity", Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol. 456, pp. 2127-2151, (2000).

 

[2]  Kate, R. P., Das, P. K., and Chakraborty, S., "Investigation on Non-circular Hydraulic Jumps Formed Due to Obliquely Impinging Circular Liquid Jets", Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 32, pp. 1429-1439, (2008).

 

[3]  Rayleigh, L., "On the Theory of Long Waves and Bores", Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Vol. 90, pp. 324-328, (1914).

 

[4]  Birkhoff, G., and Zarantonello, E. H., "Jets, Wakes and Cavities", Academic Press, New York, USA, (1957).

 

[5]  Watson, E. J., "The Radial Spread of a Liquid Jet over a Horizontal Plane", Journal of Fluid Mechanics, Vol. 20, pp. 481-499, (1964).

 

[6]  Bouhadef, M., "Étalement En Couche Mince D'un Jet Liquide Cylindrique Vertical Sur un Plan Horizontal", Z. Anagew. Math. Physics, Vol. 29, pp. 157-167, (1978).

 

[7]  Ishigai, S., Nakanishi, S., Mizuno, M., and Imamura, T., "Heat Transfer of the Impinging Round Water Jet in the Interference Zone of Film Flow Along the Wall", Bulletin of JSME, Vol. 20, pp. 85-92, (1977).

 

[8]  Nakoryakov, V. E., Pokusaev, B. G., and Troyan, E. N., "Impingement of an Axisymmetric Liquid Jet on a Barrier", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 21, pp. 1175-1184, (1978).

 

[9]  Olson, R., and Turkdogan, E., "Radial Spread of a Liquid Stream on a Horizontal Plate", Nature, Vol. 211, pp. 813-816, (1966).

 

[10]  Bush, J. W., M. and Aristoff, J. M., "The Influence of Surface Tension on the Circular Hydraulic Jumps", Journal of Fluid Mechanics, Vol. 489, pp. 229-238, (2003).

 

[11]  Ellegaard, C., Hansen, A. E., Haaning, A., Hansen, K., Marcussen, A., Bohr, T., Hansen, J. L., and Watanabe, S., "Cover Illustration: Polygonal Hydraulic Jumps", Nonlinearity, Vol. 12, pp. 1-7, (1999).

 

[12]  Bush, J. W. M., Aristoff, J. M., and Hosoi, A. E., "An Experimental Investigation of the Stability of the Circular Hydraulic Jump", Journal of Fluid Mechanics, Vol. 558, pp. 33-52, (2006).

 

[13] محسن مخلصی و علیرضا تیمورتاش، "بررسی تجربی ساختارهای پایدار و ناپایدار در پرش هیدرولیکی چندضلعی"، در نوبت چاپ، مجله علمی و پژوهشی شریف، دوره 3-30، شماره 2، پاییز (1393).

 

[14] محسن مخلصی و علیرضا تیمورتاش، "بررسی آزمایشگاهی ساختارهای چندضلعی در پرش هیدرولیکی ناشی از برخورد جت عمودی سیال لزج با صفحه افقی"، ارائه‌شده در بیست و یکمین همایش بین‌المللی مهندسی مکانیک ایران(ISME2013)، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران، (1392).

 

[15] محسن مخلصی، "ایجاد و بررسی تجربی پرش­های هیدرولیکی چندضلعی"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران، (1392).

 

[16]  Passandideh-Fard, M., Teymourtash, A. R., and Khavari, M., "Numerical Study of Circular Hydraulic Jump using Volume-of-fluid Method", Journal of Fluids Engineering, Vol. 133, pp. 011401, (2011).

 

[17] محسن مخلصی و علیرضا تیمورتاش، "بررسی آزمایشگاهی تبدیل جریان فوق بحرانی به زیربحرانی به شکل چندضلعی ثابت و متحرک"، ارائه‌شده در اولین کنفرانس ملی آیرودینامیک و هیدرودینامیک، پژوهشکده سازمان صنایع هوایی، تهران، ایران، (1391).