مقایسه مدل‌سازی عددی و آزمایشگاهی در تخمین ضریب دبی سرریز زیگزاگی: بررسی حالت‌های مختلف جانمایی سرریز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

4 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

سرریزهای زیگزاگی از سازه­های مهم هیدرولیکی جهت تنظیم سطح آب و کنترل جریان در کانال­ها، رودخانه­ها و مخازن سدها به شمار می‌روند.در این پژوهش از مدل­سازی عددی با نرم­افزار FLOW-3D در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی جهت بررسی و ارزیابی حالات مختلف قرارگیری سرریز زیگزاگی مانند تغییر آرایش هندسی، زاویه کناری و جانمایی سرریز زیگزاگی از نظر فرم و جهت مستقیم یا معکوس (نسبت به جهت جریان) بر ضریب دبی سرریز استفاده شد. در این راستا مدل سرریز زیگزاگی با سه زاویه کناری متفاوت 15 و 5/22 و 30 درجه انتخاب شد. برای کالیبره نمودن مدل­های انتخابی براساس شرایط آزمایشگاهی 5 دبی در محدوده 8/2 تا 1/18 لیتر بر ثانیه برای عبور از آن­ها انتخاب شد. مدل عددی پس از واسنجی با نتایج آزمایشگاهی حالت‌های مختلف بکارگیری سرریز را شبیه­سازی نمود. نتایج نشان از هماهنگی مطلوب خروجی­های مدل عددی با نتایج برداشت شده آزمایشگاهی دارد. در همین راستا مقدار ضریب دبی در سرریزهای فرم یک و فرم معکوس نشان دادند با افزایش زاویه کناری سرریز افزایش می­یابند. در انتها ضریب دبی در حالت‌های مختلف آرایش سرریز مورد ارزیابی قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of numerical and laboratory modeling in the estimation of the labyrinth weirs discharge coefficient:Investigating different overflow location modes

نویسندگان [English]

  • Shahram Esmailzadeh 1
  • Kazem Esmaili 2
  • Saeed Reza Khodashenas 3
  • Farzad Arjomandkia 4
1 PhD Candidate of Water Engineering- water structures, Department of Water Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Iran.
2 Associate Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
3 Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
4 Post Graduate of Water Engineering- water structures, Department of Water Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]

Labyrinth weirs are considered from important hydraulic structures to regulate the water level and control flow in canals, rivers and dam reservoirs. In this research a comparison of numerical modeling with softwareFLOW-3Dwith laboratory results in the case oflabyrinth weirs has been carried out. To review and evaluate different scenarios of overflow location like changing the geometric arrangement and labyrinth weirshas been considered In terms of form and direct or reverse direction weirs discharge coefficient. Therefore, selected a labyrinth weirs model with three side angles 15 and 22.5 and 30 degrees have been selected. To calibrate the selected models according to laboratory conditions5 discharge in the range of 2.8 to 18.1 liters per second were chosen to pass them. Numerical model after calibration Simulated with laboratory results different scenarios of overflow application. Results show outputs of numerical model with experimental results good coordination. In the same vein amount of discharge coefficient in weirs form-1 and the inverse form increase of discharge coefficient with increasing the side of the weirs has been found.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Discharge coefficient
  • Flow-3D
  • Labyrinth weir
  • Physical Modeling
  • Weir sidewall angle
اژدری مقدم،م.، امانیان،ن.، جعفری ندوشن،ا. 1388. بهینه­یابی هندسه­ی سرریز کنگره­ای مثلثی با استفاده از مدل فازی- عصبی و الگوریتم ژنتیک (مطالعه­ی موردی سد Hyrum در ایالت یوتای آمریکا). مجله مدل­سازی در مهندسی. 7. 19: 69-57.

تور،ن.، حیدرنژاد،م.، احدیان،ج. 1396.  بررسی تاثیر تغییر طول سرریز بر مشخصات هیدرولیکی سرریزهای زیگزاگی با پلان ذوزنقه ای . اولین کنفرانس ملی رویکردهای نو در مهندسی عمران،معماری و شهرسازی.

یاسی، م.، محمدی،م. 1386. بررسی سرریزهای زیگزاگی با پلان قوسی، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. 11. 41: 12-1.

Falvey, Henry. 2003. Hydraulic design of labyrinth weirs. Reston, VA: ASCE Press (American Society of Civil Engineers), Pub., Virginia,USA. 49-54.

Parvaneh, Ali. Kabiri-Samani, Abdorreza and Nekooie, Mohammad Ali. 2016. Discharge Coefficient of Triangular and Asymmetric Labyrinth Side Weirs Using the Nonlinear PLS Method. Journal of Irrigation and Drainage Engineering 142.11.

Paxson,G and Bruce,S. 2006. Labyrinth spillways: comparison of two popular USA design methods and consideration of non-standard approach conditions and geometries. Proceedings ofthe International Junior Researcher and Engineer Workshop on Hydraulic Structures. 37-46.

Wilson, Nichols, Hirt and Stein. 1988. SOLA-DM:A numerical solution algorithm for transient three-dimensional flows (No. LA--11161-MS). Los Alamos National Lab.