بررسی تاثیر ارتفاع سرریز جانبی کنگره‌ای نیم دایره‌ای برروی ضریب دبی و پروفیل سطح آب در کانال اصلی

الموضوعات :

فاطمه صفی لو ¹ , داود فرسادی زاده ² , هادی ارونقی ³

1 - دانش‌آموخته کارشناسی ارشد رشته سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2 - استاد مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
3 - دانشیار مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

تاريخ الإرسال : 21 الأحد , صفر, 1441 تاريخ التأكيد : 20 الثلاثاء , ربيع الأول, 1443 تاريخ الإصدار : 17 السبت , ربيع الأول, 1443

الکلمات المفتاحية: نرم‌افزار فلوئنت, پروفیل سطح آب, جریان زیر بحرانی, سرریز جانبی کنگره‌ای نیم‌دایره‌ای, ضریب دبی,

ملخص المقالة :

مقدمه: سرریزهای جانبی سازه‌های هیدرولیکی مهم و کاربردی در سیستم‌های انتقال آب هستند که با قرار­گیری در دیواره کانال، جریان مازاد عبوری در کانال را تخلیه می‌کنند. دراین تحقیق، تأثیر ارتفاع سرریز جانبی کنگره‌ای نیم‌دایره‌ای دوطرفه بر ضریب دبی و پروفیل سطح آب در شرایط جریان زیر بحرانی به صورت سه‌بعدی و با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت مورد بررسی قرار گرفته است.  روش: در این تحقیق سرریزهای جانبی در حالت سه، چهار و پنج سیکل با ارتفاع 10، 15 و 20 سانتی‌متر و طول باز شدگی 40 سانتی‌متر مورد استفاده قرار گرفتند. ضریب دبی و پروفیل سطح آب به دست آمده از این شبیه‌سازی جهت اعتبار سنجی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند. یافته‌ها:  یافته‌های پژوهش نشان داد مقادیر محاسبه شده با داده‌های آزمایشگاهی تطابق خوبی داشته و درصد خطا برای ضریب دبی بین صفر تا 7 درصد می‌باشد و میزان خطا با کاهش عدد فرود کم­تر می­شود. طبق نتایج به دست آمده، با افزایش  ارتفاع سرریز جانبی میزان نوسانات سطح آب در کانال اصلی و در امتداد سرریز جانبی کاهش  می‌یابد. به طور متوسط با هر 5 سانتی‌متر کاهش ارتفاع سرریز جانبی، میزان پایین‌افتادگی سطح آب 3 درصد کاهش می‌یابد همچنین ضریب دبی سرریز جانبی با افزایش تعداد سیکل کنگره­ها و با افزایش ارتفاع سرریز و عدد فرود بالادست کاهش می‌یابد. بنابراین سرریز جانبی کنگره‌ای نیم‌دایره‌ای سه سیکل با ارتفاع  10 سانتی­متر دارای ضریب دبی بیش‌تری نسبت به سایر سرریزهای مورد بررسی می‌باشد. نتیجه­گیری: بررسی عددی تاثیر ارتفاع سرریز جانبی کنگره‌ای نیم‌دایره‌ای  بر روی ضریب دبی و پروفیل سطح آب، این امکان را فراهم کرد تا در کم‌ترین زمان و بدون هزینه ساخت سرریز، ضریب دبی و پروفیل سطح آب  در مدل‌های مختلف با تغییر دادن ارتفاع سرریز، شعاع و تعداد سیکل کنگره‌ها بررسی شود.

المصادر:

1. Crookston BM, Tullis BP. Hydraulic Design and Analysis of Labyrinth Weirs. I: Discharge Relationships. J Irrig Drain Eng. 2013;139(5).


2. Lux F. Design Methodology for Labyrinth Weirs. In: Proceedings of the international conference on hydropower [Internet]. 1993 [cited 2021 Sep 2]. p. 1397–407. Available from: https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA307714.pdf#page=654


3. Borghei SM, Jalili MR, Ghodsian M. Discharge Coefficient for Sharp-Crested Side Weir in Subcritical Flow. J Hydraul Eng [Internet]. 1999 Oct 1 [cited 2021 Sep 2];125(10):1051–6. Available from: https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%290733-9429%281999%29125%3A10%281051%29


4. LUX, F. Design and Construction of Labyrinth Spillways. 15th Comm Int des Gd Barrages, 1985 [Internet]. 1985 [cited 2021 Sep 2];249–74. Available from: https://ci.nii.ac.jp/naid/10012330557


5. Hay N, Taylor G. Performance and Design of Labyrinth Weirs. J Hydraul Div [Internet]. 1970 Nov 1 [cited 2021 Sep 2];96(11):2337–57. Available from: https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/JYCEAJ.0002766


6. Qu JQ, Ramamurthy ASRS, Tadayon RT, Chen ZC. Numerical simulation of sharp-crested weir flows. https://doi.org/101139/L09-067 [Internet]. 2009 [cited 2021 Sep 2];36(9):1530–4. Available from: https://cdnsciencepub.com/doi/abs/10.1139/L09-067


7. Ghobadian R, Meratifashi E. Modified theoretical stage-discharge relation for circular sharp-crested weirs. Water Sci Eng. 2012 Mar 1;5(1):26–33.


8. Esmaeilpour L, Farsadizadeh D, Dalir AH. Investigation of Hydraulic Characteristics of One-Side Semi-Circular Labyrinth Side Weir.


9. MARCHI de, G. Saggio Diteoria de Funzionamente Degli Stramazzi Laterali. L’ Energ Elettr [Internet]. 1934 [cited 2021 Sep 2]; Available from: https://ci.nii.ac.jp/naid/10004809588


10. Zahedi Khameneh H, Khodashenas SR, Esmaili K. The Effect of Semi-circular Side Weirs on Hydraulic Properties and Discharge Coefficient of Side Weirs. J River Eng [Internet]. 2014 [cited 2021 Sep 2];5. Available from: http://profdoc.um.ac.ir/paper-abstract-1043278.html


11. Gharehveran, S. S. ; Farsadizadeh, D. ; Dalir AH. Experimental investigation of effects of piles on water surface profile in semi circular labyrinth side weir with one cycle. [Internet]. [cited 2021 Sep 2]. Available from: https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/20163070227


12. Khalili M, Honar T. Discharge coefficient of semi-circular labyrinth side weir in subcritical flow. Water SA [Internet]. 2017 Aug 2 [cited 2021 Sep 2];43(3):433–41. Available from: https://www.ajol.info/index.php/wsa/article/view/159659


13. Niazkar M, Afzali SH. Application of new hybrid method in developing a new semicircular-weir discharge model. Alexandria Eng J. 2018 Sep 1;57(3):1741–7.


14. Daily JW. Fluid Dynamics by James W. Daily (1966-06-03): Amazon.com: Books [Internet]. [cited 2021 Sep 2]. Available from: https://www.amazon.com/Fluid-Dynamics-James-Daily-1966-06-03/dp/B01FKUSO0C


15. El-Khashab A, Smith KVH. Experimental Investigation of Flow Over Side Weirs. J Hydraul Div [Internet]. 1976 Sep 1 [cited 2021 Sep 2];102(9):1255–68. Available from: https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/JYCEAJ.0004610


16. Emiroglu ME, Kaya N, Agaccioglu H. Discharge Capacity of Labyrinth Side Weir Located on a Straight Channel. J Irrig Drain Eng [Internet]. 2009 Apr 29 [cited 2021 Sep 2];136(1):37–46. Available from: https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29IR.1943-0000112


17. Mohammadi K, Dalir AH. Experimental Investigation of Hydraulic Jump in Side Weirs. Water Soil Sci [Internet]. 2014 Feb 20 [cited 2021 Sep 3];23(4):117–28. Available from: https://water-soil.tabrizu.ac.ir/article_886.html


18. Emiroglu ME, Agaccioglu H, Kaya N. Discharging capacity of rectangular side weirs in straight open channels. Flow Meas Instrum. 2011 Aug 1;22(4):319–30.


19. N, D. F, A. HD, F. S. EXPERIMENTAL STUDY OF DISCHARGE COEFFICIENT OF TRAPEZOIDAL LABYRINTH SIDE-WEIRS [Internet]. Vol. 23. WATER AND SOIL SCIENCE (AGRICULTURAL SCIENCE); 2013 [cited 2021 Sep 3]. p. 247–57. Available from: https://www.sid.ir/en/journal/ViewPaper.aspx?id=339051