بررسی آزمایشگاهی و عددی روابط ضریب دبی سرریزهای لبه‌تیز کنگره‌ای U شکل در پلان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 رئیس/آموزشکده فنی پسران اهر

2 استاد گروه مهندسی آب، قطب علمی هیدروانفورماتیک، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 استاد گروه مهندسی عمران- آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در این تحقیق، روابط ضریب دبی سرریزهای لبه‌تیز کنگره‌ای U شکل در پلان (تک سیکل) بصورت آزمایشگاهی و عددی بررسی شده است. همچنین از ۳ گروه سرریز به ارتفاع‌های 10، 5/12 و 15 سانتی‌متر و در هر ارتفاع، طول قوس‌های متفاوت به مقادیر 82/40، 45 و 10/48 سانتی-متر آزمایش شده است. هدف اصلی تحقیق حاضر، تعیین دبی عبوری از روی سرریز با ارائه روابطی برای ضریب دبی به صورت آزمایشگاهی می-باشد. برای استخراج رابطه از آنالیز ابعادی به روش پی باکینگهام استفاده گردید. ضریب دبی به صورت بی‌بعد تابعی از نسبت طول قوس به عرض سرریز و نسبت هد روی سرریز به ارتفاع سرریز به دست آمد. شبیه‌سازی سه‌بعدی سرریزها به‌صورت عددی و با معادلات حاکم بر روش حجم محدود با استفاده از نرم‌افزار FLOW-3D انجام گردید، سپس با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج تحقیق حاضر نشان می‌دهد که رابطه پیشنهادی قابلیت پیش‌بینی مقادیر دبی را با دقت بسیار بالا و خطا 79/4 درصد در بازه نسبت هد به ارتفاع سرریز 1/0 تا 2/1 را دارا می-باشد. با افزایش طول قوس سرریزها، تداخل جریان افزایش و راندمان دبی کاهش می‌یابد، با اینکه با افزایش یافتن طول قوس‌سرریزها طول تاج افزایش می‌یابد راندمان آبگذری سرریز روند کاهشی می‌گیرد، حداکثر کاهش راندمان آبگذری در این حالت 01/7 درصد می‌باشد. با ثابت بودن طول قوس و افزایش در ارتفاع سرریزها مشاهده ‌گردید که راندمان آبگذری به طور محسوس کاهش می‌یابد که حداکثر حجم جریان عبوری از روی سرریز 82/4 درصد کاهش را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental and Numerical Investigation on Discharge Coefficient Relationships sharp-crested U Shape Plan Form Weirs

نویسندگان [English]

  • firouz mohammadi 1
  • yousef hassanzadeh 2
  • kiyoumars roushangar 3
1 Management / Technical School of Ahar Boys
2 Professor, Dept. of Water Eng., Center of Excellence in Hydroinformatics, Faculty of Civil Eng., Univ. of Tabriz, Tabriz, Iran
3 Professor, Dept. of Civil-Water Eng., Faculty of Civil Eng., Univ. of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

In this research, the relationships of the discharge coefficient of the sharp-crested U shape plan form labyrinth weirs (one cycle) have been investigated experimentally and numerically. Also, from 3 groups of weirs with heights of 10, 12.5, and 15 cm and at each height, the length of different arches to the values of 40.82, 45 and 48.10 cm have been tested. The main purpose of the present study is to determine the overflow discharge from the weir by providing relationships for the discharge coefficient experimentally. Dimensional analysis was used by 𝜋 Buckingham method to extract the relationship. Three-dimensional simulation of weirs was performed numerically with equations governing the finite volume method using FLOW-3D software, then compared with laboratory results. The results of the present study show that the proposed relationship can predict discharge values with very high accuracy and an error of 4.79% in the ratio of the head-to-height weir of 0.1 to 1.2. As the length of the weirs arch increases, the flow interference increases, and the discharge efficiency decreases. Although with increasing the length of the weirs, the length of the crest increases, the weirs efficiency decreases, the maximum throughput efficiency decreases in this case, It is at 7.01%. With constant arc length and increase in weirs height, it was observed that the throughput efficiency decreases significantly, which shows a maximum volume of flow through the weirs of 4.82%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Arch length
  • Discharge Coefficient
  • Height increase
  • Labyrinth weirs
  • Overflow efficiency