مطالعه ی آزمایشگاهی اثر چرخش جت سیال بر پرش های هیدرولیکی دایروی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه بیرجند

2 Shahid Avini

3 گروه مکانیک دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

هرگاه یک جت سیال متقارن محوری به صورت عمودی به یک صفحه‌ی هدف افقی برخورد کند، یک پرش هیدرولیکی شکل می‌گیرد. پارامترهای مختلفی از جمله دبی جریان، قطر جت سیال، فاصله‌ی دهانه‌ی نازل تا صفحه‌ی هدف، کشش سطحی سیال و... در مطالعه‌ی این پدیده اهمیت دارند. تا کنون هیچ گاه اثر پارامتر مهم و کلیدی چرخش جت سیال در پرش‌های هیدرولیکی مورد توجه قرار نگرفته است. هدف اصلی در این تحقیق مطالعه‌ی اثر چرخش جت سیال بر پرش هیدرولیکی دایروی است. نتایج این تحقیق که به کمک روش آزمایشگاهی بدست آمده است، نشان می‌دهد هر چه قدر سرعت زاویه‌ای بیشتر شود، میزان افزایش شعاع پرش دایروی بیشتر می‌شود. این افزایش شعاع پرش با سرعت‌های زاویه‌ای نازل 8/132، 4/266 و 8/400 دور بر دقیقه نسبت به حالت نازل بدون چرخش، به ترتیب مقدار 29/3، 89/5 و 34/8 درصد می‌باشد. ترسیم نمودار شعاع بی‌بعد پرش بر اساس عدد بی‌بعد چرخش نشان می‌دهد که دو دسته خطوط قابل شناسایی است. دسته‌ی اول خطوط سرعت زاویه‌ای ثابت با شیب منفی و دسته‌ی دوم خطوط دبی ثابت با شیب مثبت است. همچنین آزمایشات نشان می‌دهد که پرش‌های هیدرولیکی ایجاد شده به وسیله‌ی یک جت چرخشی، با کمی اختلاف از روند نتایج تئوری اصلاح شده‌ی واتسون پیروی می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of the Effect of Fluid Jet Swirl on Circular Hydraulic Jump

نویسندگان [English]

  • Ali Asadi 1
  • Seyyed Majid Malek Jafarian 2
  • Ali Reza Teymourtash 3
1 Department of Mechanical Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran
2 Shahid Avini
3 Department of Mechanical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

When an axially symmetrical fluid jet impacts on a horizontal target plate vertically, a hydraulic jump is formed. Flow rate, fluid jet diameter, nozzle opening distance to the target plate, surface tension of the fluid, etc. are different parameters important for investigating this phenomenon. The impact of the important and key parameter of fluid jet swirl on hydraulic jumps is not investigated. The main purpose of this study is to investigate the impact of fluid jet swirl on circular hydraulic jump. The results of this study, achieved by using experimental method, show that the higher the angular velocity, the higher the increase in the radius of circular jump. The increase in jump radius with angular velocity of nozzles 132.8, 266.4 and 400.8 rpm compared to nozzle without swirl is 3.29, 5.89 and 8.34 percent, respectively. Drawing the diagram of the dimensionless radius of jump based on the dimensionless number of swirl shows two categories of lines. The first category is the fixed angular velocity lines with a negative slope and the second category is the fixed flow rate lines with a positive slope. Experiments also show that the hydraulic jumps created by a swirling jet follow the trend results of modified Watson's theory with a non-significant difference.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Circular Hydraulic Jump
  • Swirl Jet
  • Angular Velocity of Nozzle
  • Modified Watson’s Theory