بررسی آزمایشگاهی تاثیر ایجاد دندانه، روزنه و هواده در سرریز کنگره‎‌ای مثلثی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه اراک

2 گروه آبیاری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

سرریزها جهت تنظیم سطح آب استفاده می‌شوند. در حدود 33 درصد از شکست سدها به دلیل عدم ظرفیت کافی سرریزها رخ داده است. یکی از راهکارها، استفاده از سرریزهای با تاج غیرخطی است که از جمله این سرریزها می‌توان به سرریز کنگره‌ای اشاره نمود. در این پژوهش به بررسی تاثیر ایجاد دندانه و روزنه و همچنین حالتی ترکیبی از هر دو در سرریز و در سه نسبت بزرگ‎نمایی 2، 3 و 4 پرداخته شد. آزمایش‌ها در یک کانال آزمایشگاهی مستطیلی به طول ۱۵ متر، عرض 8/0 متر و ارتفاع 8/0 متر با محدوده دبی ۱۰ تا ۹۰ لیتر در ثانیه اجرا شدند. ۹ مدل فیزیکی سرریز، در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفت که ضخامت ۳ میلی‌متر، ارتفاع ۱۵ سانتی‌متر و طول ۴۰،۶۰ و ۸۰ سانتی‌متر داشتند. همچنین ربع استوانه‌هایی با شعاع 5/1 سانتی‌متر به عنوان هواده روی بال مدل‌های ساده سرریز نصب شدند. نتایج پژوهش نشان داد که هواده‌ها حداکثر تا 13 درصد سبب افزایش ضریب دبی نسبت به سرریز کنگره‌ای ساده می‌شوند. اما با افزایش دبی و همچنین افزایش بزرگنمایی سرریز، این تاثیر بسیار ناچیز خواهد شد. بررسی‌ها نشان داد برای L/W = 2 و H/P = 0.2 ، ضریب دبی سرریز دندانه-روزنه‌دار و سرریز دندانه‌دار به ترتیب 6/75 و 5/17 درصد بیشتر از سرریز کنگره‌ای ساده است. با این حال ، دندانه و روزنه کارایی خود را در هدهای بالا از دست می‌دهند و ضریب دبی نزدیک به سرریز کنگره‌ای ساده خواهد شد. دلیل این تغییرات تداخل جریان در پایین دست سرریز می‌باشد که با ایجاد دندانه و روزنه بیشتر نیز خواهد شد. همچنین افزایش بزرگنمایی سرریز‌های کنگره‌ای سبب کاهش ضریب دبی می‌شود اما این کاهش در سرریز کنگره‌ای دندانه-روزنه‌دار بسیار بیشتر از دو نوع سرریز دیگر بوده و تا 40 درصد نیز می‌رسد. بنابراین عملکرد سرریز کنگره‌ای دندانه-روزنه‌دار در نسبت بزرگنمایی بالا مناسب بنظر نمی‌رسد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental study of the effect of dentate, orifice and aerator on a triangular labyrinth weir

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Kheilapour 1
  • Javad Mozaffari 1
  • Seyed asadolah Mohseni Movahed 2
1 Water science & engineering,, Arak University
2 Water science & engineering department, Arak University
چکیده [English]

Dam Weirs are used to regulate the water level. About 33 percent of dam failures have occurred due to insufficient capacity of weirs. One way to prevent is to use weir with nonlinear crest, such as labyrinth weir. In this study, the effect of dentate and orifice as well as a combination of both in the weir and in three magnification ratios of 2, 3 and 4 were investigated. The experiments were performed in a rectangular laboratory channel 15 meters long, 0.8 meters wide and 1 meter high with a flow rate of 10 to 90 liters per second. Nine physical models of weirs were used in this study, which were 3 mm thick, 15 cm high and 40, 60 and 80 cm long. Also, quarter cylinders with a radius of 1.5 cm were installed as aerators on the simple weir models. The results showed that aerators increase the discharge coefficient up to 13% compared to simple labyrinth weir. But with the increase in flow as well as the magnification of the labyrinth weir, this effect will be very small. Studies showed for L/W= 2 and H/P= 0.2, the discharge coefficient of orifice-dentate weir and dentate weir are 75.6 and 17.5 percent, respectively, more than the simple labyrinth weir. However, dent and orifice may lose their efficiency in high heads and the discharge coefficient will be close to simple labyrinth weir. The reason for these changes is the flow interference in downstream of weir which will be more by creating dentate and orifices. Also, increasing the magnification of labyrinth weir reduces the discharge coefficient, but this reduction in orifice-dentate labyrinth weir is much greater than the other two types of weirs and reaches up to 40%. Therefore, the orifice-dentate labyrinth weir performance at high magnification ratios does not seem appropriate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Combined labyrinth weir
  • Discharge coefficient
  • Magnification ratio
  • Flow interference
اسمعیلی ورکی، م.، رضوی‌زاده، م. 1392. بررسی مشخصات هیدرولیکی جریان بر روی سرریزهای کنگره‌ای با پلان نیم‌دایره‌ای. نشریه آب و خاک علوم و صنایع کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد. 27(1): 224-234.
داودمقامی، د.، بانژاد، ح.، صانعی، م. و محسنی موحد، س.ا. 1396. بررسی تاثیر رقوم بستر بالادست و پاییندست روی ضریب آبگذری سرریز نوک اردکی لبه تیز. نشریه علمی-پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز. 9(4): 413-425.
خلیلی، ب.، عباس پور، ا. و فرسادی زاده، د. 1398. بررسی آزمایشگاهی مشخصات جریان در مدل ترکیبی سرریز-دریچه کنگره ای تک سیکل، سومین کنفرانس ملی هیدرولوژی ایران، تبریز.
خلیلی، ب.، عباسپور، ا.، فرسادیزاده، د. و پارسا، ج. 1400. بررسی آزمایشگاهی جریان در سازه ترکیبی سرریز کنگره‌ای ذوزنقه‌ای تک سیکل-دریچه. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 15(1): 62-74.
رضایی، م. عمادی، ع. و آقاجانی مازندرانی، ق. 1394. مطالعه آزمایشگاهی سرریز کنگره‌ای مستطیلی، مجله آب و خاک. 9(6): 1438-1446.
ضمیری، ا.، کرمی، ح.، فرزین، س. 1395. مطالعه عددی سرریز کنگره‌ای با استفاده از مدل آشفتگی RNG. پانزدهمین کنفرانس بین‌المللی هیدرولیک ایران. دانشگاه بین‌المللی امام خمینی قزوین.
عمادی، ع. و کاکویی، س. 1399. بررسی آزمایشگاهی تاثیر موقعیت دریچه بر ضریب دبی سرریز- دریچه کنگره‌ای مستطیلی. مجله پژوهش آب ایران. 38: 11-20.
ماجدی اصل، م. و فولادی پناه، م. 1397. کاربرد سیستمهای تکاملی در تعیین ضریب دبی سرریزهای کنگره‌ای مثلثی. نشریه علوم آب و خاک. 22(4): 279-290.
میرناصری، م.، عمادی، ع.، فضل اولی، ر. و آقاجانی، ق. 1392. بررسی آزمایشگاهی ابعاد دریچه بر ضریب آبگذری مدل ترکیبی سرریز کنگره‌ای مستطیلی دریچه دار. دوازدهمین همایش سراسری آبیاری و کاهش تبخیر، کرمان.
Ahmadi, Z., Mohseni Movahed, S. and Mozaffari, J. 2019. The effects of dentate crest and a row of consecutive orifices along and below the crest edge on labyrinth weir efficiency. Canadian of journal of civil engineering. 46: 552–555.
Gupta, K., Kumar, S. and Ahmad, Z. 2014. Flow characteristics of sharp-crested W-planform weirs. International Journal of Advanced Technology and Engineering Research. 176-180.
Dabling, M. and Tullis, B. 2018. Labyrinth weirs with angled approach flow. Journal of hydraulic engineering. 144(12).
Noori, B.M. and Aaref, N.T. 2017. Hydraulic Performance of Circular Crested Triangular Plan Form Weirs. Arabian Journal for Science and Engineering. 42:4023-4032.
Samani, J.M.V. and Mazaheri, M. 2009. Combined Flow over Weir and under Gate. Journal of Hydraulic Engineering. 135(3): 224-22.
Sangsefidi, Y., Mehraein, M. and Ghodsian, M. 2018. Experimental study on flow over in-reservoir arced labyrinth weirs. Flow Measurement and Instrumentation.59:215-224.
Tullis, B.P, Amanian, N. and Waldron, D. 1995. Design of labyrinth weir spillways. American Society of Civil Engineering. Journal of Hydraulic Engineering. 121(3): 247-255.