بررسی آزمایشگاهی سرریز کلید پیانویی جانبی با کلید‌های مورب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری عمران-آب دانشگاه شهید بهشتی، تهران

2 استادیار دانشکده عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی تهران

3 پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

4 دانشیار دانشکده عمران، آب و محیط‌‌ زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

چکیده

سرریز جانبی کاربردهای زیادی در توزیع و تنظیم آب در کانال های آبیاری و انتقال سیلاب دارد. در یک عرض بازشدگی ثابت، تاج سرریز را به شکل‌های مختلف از جمله کنگرهای یا کلید پیانویی می‌توان طراحی کرد تا طول توسعه یافته تاج و در نتیجه ضریب دبی سرریز جانبی افزایش یابد. روش دیگر برای افزایش راندمان سرریز جانبی طراحی آن به صورت مورب است تا تاج سرریز تقریبا با جریان منحرف شده از کانال اصلی همراستا شود. ترکیب دو عامل ذکر شده، منجر به طراحی یک سرریز با طول تاج توسعه یافته و به شکل مورب می‌شود که راندمان بالایی خواهد داشت. در این تحقیق، سرریزهای کلید پیانویی جانبی با کلیدهای مورب با زوایای مختلف مورد آزمایش قرار گرفت. خصوصیات جریان از جمله زاویه انحراف و خطوط جریان و همچنین ضریب دبی سرریزها با زوایای کلید مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که زاویه دار کردن کلیدها در جهت همسو با جریان خروجی از سرریز، ضریب دبی سرریز کلید پیانویی جانبی را در اعداد فرود بالا تا 12 درصد افزایش می‌دهد. مورب کردن کلیدها می‌تواند تلاطمی که معمولا در سرریز کلید پیانویی متقارن اتفاق می‌افتد را کاهش دهند و ضریب دبی بالاتری را نتیجه دهد. نتایج بدست آمده می‌تواند برای طراحی سرریز جانبی که در اعداد فرود بالا عمل می‌کنند برای مثال انتقال سیلاب مورد استفاده قرار بگیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study of piano key side weir with oblique keys

نویسندگان [English]

  • Mahmoud karimi 1
  • Mohammadreza Jalili-Ghazizadeh 2
  • Mojtaba saneie 3
  • Jalal Attari 4
1 Ph.D. Student, Dept. of Civil, Water, and Environmental Engineering, Shahid Beheshti Univ., Evin, Tehran
2 Assistant Professor, Faculty of Civil, Water, and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University
3 Associate Professor, Agricultural Research Education and Extension Organization, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Tehran, Iran.
4 Associate Professor, Dept. of Civil, Water, and Environmental Engineering, Shahid Beheshti Univ., Tehran
چکیده [English]

Side weirs have many applications in water distribution and regulation in irrigation and flood control. For a constant opening length, weir crest can be design as labyrinth or piano key shape to increase the developed length and discharge coefficient. Another way to increase the side weir efficiency is the oblique design, which make the weir crest aligned with the diverted flow. Combining the two noted approachs leads to design a side weir with longer developed crest length and aligned with flow which has high performance. In this study, piano key side weirs with different key angles were studied. Flow characteristic including deflection angle and streamlines and also discharge coefficient were studied. Results show that angled keys aligned with the flow direction, increases performance of the piano key side weir up to 12 percent in high Froude numbers. Oblique keys can reduce the disturbances usually occurs in symmetric piano key side weir and results in higher discharge coefficient. The obtained results can be used to design a side weir which applied in conditions with high Froude numbers such as flood control.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Side weir
  • Piano key weir
  • oblique weir
  • Discharge Coefficient
  • Streamline
[1]K. Subramanya, Flow in open channels, 3 ed., Tata McGraw-Hill, New Delhi, India, 2008.
[2]S. Bagheri, & Heidarpour M. , Characteristics of flow over rectangular sharp-crested side weirs, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 138(6) (2012) 541-547.
[3]K. Subramanya, & Awasthy, S. C. , Spatially varied flow over side weirs, Journal of Hydraulic Engineering Division, 98(1) (1972) 1–10.
[4]W.H. Hager, Lateral outflow over side weirs, Journal of Hydraulic Engineering, 113(4) (1987) 491-504.
[5]M. Ura, Kita, Y., Akiyama, J., Moriyama, H., & Jha, A. K. , Discharge coefficient of oblique side-weirs, Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering, 19(1) (2001) 85–96.
[6]T. Honar, & Javan, M. , Discharge coefficient in oblique side weirs, Iran Agricultural Research, 25–26(1–2) (2007) 27–36.
[7]A. Maranzoni, Pilotti, M., & Tomirotti, M. , Experimental and Numerical Analysis of Side Weir Flows in a Converging Channel, Journal of Hydraulic Engineering, 143(7) (2017).
[8]M.E. Emiroglu, Kaya, N., & Agaccioglu H. , Discharge capacity of labyrinth side weir located on a straight channel, Journal of Irrigation and Drain Engineering, .64-73 )0102( )1(631
[9]S. Borghei, Nekooie, M.A., Sadeghian, H., & Ghazizadeh M.R. , Triangular labyrinth side weirs with one and two cycles, Proc. ICE-Water Management, .24–72 )3102( 661
[10]F. Nezami, Farsadizadeh, D., & Nekooie, M. A. , Discharge coefficient for trapezoidal side weir, Alexandria Engineering Journal, 54(3) (2015) 595– 605.
[11]M.E. Emiroglu, & Kaya, N. , Discharge coefficient for trapezoidal labyrinth side weir in subcritical flow, Water Resources Management, 25(3) (2011) 1037– 1058.
[12]A. Parvaneh, Borghei, S. M., & Jalili Ghazizadeh, M.R. , Hydraulic performance of asymmetric labyrinth side weirs located on a straight channel, Journal of Irrigation and Drain Engineering, 138(8) (2012) 766-772.
[13]S. Erpicum, Archambeau, P., Dewals, B., & Pirotton, M, Hydraulics of Piano Key Weirs: A review, in:  Labyrinth and Piano Key weirs III-PKW 2017, CRC press, 2017, pp. 27-36.
[14]M. Karimi, Attari, J., Saneie, M., & Jalili Ghazizadeh, M.R. , Side Weir Flow Characteristics: Comparison of Piano Key, Labyrinth, and Linear Types, Journal of Hydraulic Engineering, 144(12) (2018).
[15]G. De Marchi, Saggio di teoria del funzionamento degli stramazzi laterali, L’Energia Elettrica 11(11) (1934) 849–860.
[16]M. Schmidt, Zur frage des abflusses uber streichwehre, Techuniv Berlin Charlottenbury, NY41 (1954) 1–68.
[17]M. Emiroglu, & Ikinciogullari, E. , Determination of discharge capacity of rectangular side weirs using Schmidt approach, Flow Measurement and Instrumentation, 50 (2016) 158–168.
[18]H. Zahedi Khameneh, Khodashenas, S.R., Esmaili, K. , The effect of increasing the number of cycles on the performance of labyrinth side weir, Flow Measurement and Instrumentation, 39 (2014) 35-45.
[19]M.A. Nekooie, Experimental study of discharge coefficient of a triangular labyrinth side weir, Sharif University. of Technology, 2006.