بررسی رابطه دبی- اشل و ضریب دبی جریان در سرریزهای لبه تیز پلان مثلثی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران،

چکیده

سرریزهای لبه تیز پلان مثلثی، سرریزهایی هستند که از یک لبه مستقیم و صاف برخوردار نبوده و در پلان، از حالت خطی شکسته برخوردار می ­باشند. هدف از این تحقیق ارائه یک رابطه برای تعیین ضریب دبی جریان این نوع از سرریزها می­باشد که در نهایت یک رابطه رگرسیونی با استفاده از داده ­های آزمایشگاهی بر اساس پارامترهای هندسی h/P و α ارائه شد. نتایج حاصل از این رابطه با نتایج مدل عددی انسیس فلوئنت در تخمین مقدار دبی جریان عبوری از این سرریزها مورد مقایسه قرار گرفت که حاکی از دقت بالای رابطه مذکور بود. نرم‌افزار انسیس فلوئنت به روش حجم محدود معادلات حاکم را حل می ­کند. شبیه­ سازی به صورت سه بعدی انجام گرفت. علاوه بر این به عملکرد مدل ­های رگرسیونی MR-Linear و MR-nonlinear در کاربرد رابطه دبی – اشل سرریزهای لبه تیز پلان مثلثی پرداخته شد و مشاهده گردید که این روابط تطابق بسیار مشابهی با نتایج مشاهداتی را دارا می ­باشند. همچنین نتایج نشان داد که در سرریزهای پلان مثلثی بسته به زاویه قرارگیری، میزان ضریب دبی جریان 1 الی 8 درصد نسبت به سرریزهای هم‌عرض کانال افزایش می­ یابد. محدوده ضریب دبی جریان با استفاده از رابطه پیشنهادی 0/59 تا 0/81 بدست آمد و به ازای زاویه برابر 15 درجه، ضریب دبی حداکثر حاصل شد. در این حالت دبی عبوری از روی سرریز به ازای بار آبی ثابت حداکثر خواهد بود. لازم به ذکر است که سرریزهای پلان مثلثی در بارهای آبی کم از عملکرد مناسبی برخوردار می ­باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of the Stage-Discharge Relation and Discharge Coefficient in Sharp-Crested Weirs with Triangular Shape in Plan

نویسندگان [English]

  • Bahram Nourani
  • Reza Norouzi
  • Faezeh Rezaei
  • Farzin Salmasi
Candidated Ph.D of Hydrauilc Structures, Tabriz University
چکیده [English]

The triangular in plan sharp-crested weirs do not have a direct and straight edge and are in good agreement with the broken line. The present study aims to provide an equation for discharge coefficient (Cd) for these types of weirs. Cd is between 0.53-0.88 based on the observed data. For =15 degrees Cd has the highest value and thus weir can convey maximum discharge. Using laboratory data based on h/p and α parameters, a regression equation was presented. The results of the regression equation were compared with the results of the numerical model (Ansys Fluent) and the results showed the high precision of this equation. Ansys fluent software works based on the finite volume method. The numerical simulation is 3D. In addition, the performance of MR-Linear and MR-nonlinear regression models on the application of the stage-discharge equation the triangular in plan sharp-crested weirs were investigated and indicated that the result of this equations is very similar to results of the experimental data. The results also showed that due to the angle of the triangular in plan sharp-crested weirs, the Cd is increased from 1 to 8 % to the suppressed weir. In a situation where the head on the crest of these weirs is low, they will show better performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Triangular in plan sharp-crested weirs
  • Discharge coefficient
  • Stage-discharge
  • Ansys fluent

مراجع

[1]M. Oskuii, Investigating the effect of upward slope on hydraulic performance of rectangular weir, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources, 2014.
[2] F. Carollo, V. Ferro, V. Pampalone, Experimental investigation of the outflow process over a triangular labyrinth weir, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 138(1) (2012) 73–90.
[3] G. Taylor, The Performance of Labyrinth Weirs, University of Nottingham, UK, 1968.
[4] N. Hay, G. Taylor, Performance and design of labyrinth weirs, Hydraulic. Eng., ASCE, 96(11) (1970) 2337-2357.
[5] B.M. Crookston, B.P. Tullis, Discharge efficiency of reservoir application specific labyrinth weirs, Irrig. Drain. Engr. ASCE, 138(6) (2012) 773-776.
[6] S. Kumar, Z. Ahmad, T. Mansoor, S.K. Himanshu, A New Approach to Analyze the Flow over Sharp Crested Curved Plan form Weir, International Journal of Recent Technology and Enginnering, 2(1) (2011) 2277-2290.
[7] C. Distefano, V. Ferro, A new approach for deducing the stage-discharge relationship of triangular in plan sharp- crested weirs, Flow Measurement and Instrumentation, 32 (2013) 71-75.
[8] K.K. Gupta, S. Kumar, Z. Ahmad, Flow characteristics of sharp-crested W-planform weirs, International Journal of Advanced Technology and Engineering Research,  (2014) 176-180.
[9] S. Karimi, H. Bonakdari, A. Ebtehaj, Application of Genetic Expressions in Determination of discharch of Triangular in plan sharp-crested weirs, in:  13th iranian  Hydrualic university of tabriz, 2014.
[10] P. Nikpiek, S.M. Kashefipour, Effect of the hydraulic conditions and structure geometry on mathematical modelling of discharge coefficient for duckbill and oblique weirs, Journal of Irrigation Sciences and Engineering, 39(1) (2016) 1-10.
[11] S. Emami, H. Arvanaghi, J. Parsa, Numerical Investigation of Geometric Parameters Effect of the Labyrinth Weir on the Discharge Coefficient, Rehabilitation in Civil Engineering, 6(1) (2018) 1-9.
[12] R. Norouzi, R. Daneshfaraz, A. Ghaderi, Investigation of discharge coefficient of trapezoidal labyrinth weirs using artificial neural networks and support vector machines, Applied Water Science, 9(7) (2019) 148.
[13] F. Salmasi, R. Khatibi, B. Nourani, Investigating reduction of uplift forces by longitudinal drains with underlined canals, ISH Journal of Hydraulic Engineering, 24(1) (2018) 81-91.
[14] F.M. Henderson, Open channel flow, in:  Channel controls, MacMillan, New York, 1996, pp. 174–176.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 53، شماره 5
مرداد 1400
صفحه 1689-1704

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار