استقصاء القفزة الهيدروليكية المثالية في قناة أفقية مستطيلة

Abstract

تعدعملية تسريع التدفق أو جريان المياه في القنوات المفتوحة من التدفق فوق الحرج (Supercritical flow) إلى التدفق دون الحرج (Subcritical flow), وذلك من خلال تشكيل قفزة هيدروليكية قسرية (Forced perfect hydraulic jump)، أحد أهم التدابير التي يُلجأ إليها لتشكيل القفزة الهيدروليكية في مكان قريب من السد أو المفيض أو أي منشأة الهيدوليكية. هذا الإجراء يساعد بشكل كبير في تخفيض سرعة التدفق وتبديد طاقة المياه المتدفقة, وبالتالي تقليل المسافة المطلوب حمايتها لتلافي مشكلة النحر و التآكل في قاع مصب القناة. في هذه الدراسة تم إعداد نموذج يحاكي الواقع والذي تم تصميمه بدقة بحيث نتحصل على نتائج يمكن الإعتماد عليها في الواقع. تم تصميم وتنفيذ هذا النموذج في معمل ميكانيكا الموائع بكلية الهندسة/ الخمس بجامعة المرقب. تم إجراء تجارب شاملة لتقييم الخصائص المقاسة والمحسوبة للقفزة الحرة المثالية (perfect free jump)، وبالتالي تم التحقق من تشكثل قفزة هيدروليكية قسرية مثالية (perfect hydraulic jump). في النهاية، تم إشتقاق المعادلة التي يمكن استخدامها لضمان وجود قفزة مثالية حرة ، وهي الحالة الفاصلة بين القفزة الهيدروليكية المطرودة (repelled jump) والمغمورة (drowned jump) ، حيث تم تمثيلها أيضاً بالرسم البياني.