کالیبراسیون ضریب دبی جریان غیردائمی در سرریز کرامپ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران.

2 گروه عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

چکیده

سرریز کرامپ به طور گسترده ای برای اندازه‌گیری دبی جریان در کانال‌های روباز  با جریان غیر دائمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پژوهش کالیبراسیون ضریب دبی سرریز کرامپ در جریان غیردائمی و در شرایط جریان آزاد تحت دو الگوی مختلف  دبی-زمان به صورت تجربی بررسی شده است. این اگوهای دبی-زمان به صورت افزایشی و کاهشی و در مدت زمان های مختلف در نظر گرفته شده است. آزمایش‌های تجربی در فلوم تحقیقاتی، مجهز به دستگاه ثبت تغییرات زمانی داده‌‌ها، به طول 10 و عرض 0/8 متر انجام شد و سرریز کرامپ در فاصله 5/2 متری از ورودی کانال نصب گردیده‌‌است. مطابق آزمایش‌های انجام‌شده، رفتار ضریب دبی جریان غیردائمی برحسب پارامترهای بدون بعد شامل نسبت ارتفاع سرریز به ارتفاع آب روی سرریز، نسبت طول کف سرریز به ارتفاع آب روی سرریز و نسبت عرض سرریز به به ارتفاع آب روی سرریز در الگوها و بازه‌های مختلف ارائه شده است. نتایج نشان می دهد ضریب دبی جریان غیردائمی با تمامی پارامترهای بدون بعد، نسبت عکس دارد به قسمی که با افزایش هر یک از پارامترهای ذکر شده، به طور کلی ضریب دبی کاهش می یابد. در گام نهایی با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک بهینه سازی ضریب دبی انجام گرفت. نتایج نشان می دهد مقدار ضریب دبی کالیبره در شرایط جریان آزاد غیردائمی تحت الگوهای مختلف در محدوده0/4 تا 0/7متغیر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Calibration of unsteady flow in Crump Weir

نویسندگان [English]

  • mohammadhosein badiei 1
  • ali khoshfetrat 1
  • Mohsen Saadat 2
1 Department of Civil Engineering, Isfahan (Khorasgan) Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran
2 Department of Civil Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
چکیده [English]

Crump weir is widely used to measure flow rate in open channels. In this study, flow rate calibration is experimentally investigated for an unsteady free flow. To consider the effect of flow rate on flow coefficient, increasing and decreasing flow rate regimes were considered. Experimental tests were performed in a laboratory flume equipped with real-time data acquisition and recording system. The behavior of the flow rate coefficient was investigated as a function of three dimensionless parameters containing weir height to the upstream water height ratio, the weir length to upstream water height ratio, and the weir width to upstream water height ratio. Results show that the flow rate coefficient is in reverse correspondence with all dimensionless parameters so that with an increase in each of these parameters, the flow rate coefficient decreases. Finally using genetic algorithm, the optimization of the flow rate coefficient was performed. It was shown that the calibrated flow rate coefficient lies between 0.4 and 0.7.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Unsteady flow
  • crump weir
  • flow rate coefficient
  • genetic algorithm
  • calibration

مراجع

[1] M.G. Bos, Discharge measurement structures, ILRI (Int. Institute for land Reclamation), Netherlands, 1978.
[2] H.E. Bazin, Experiences nouvelles sur l'ecoulement en deversoir: executees a Dijon de 1886 a 1895, Gyan Books Pvt. Ltd, Delhi, India, 2017.
[3] R.E. Horton, Weir experiments, coefficients, and formulas, USGS, Washington, USA, 1907.
[4] S. Haun, N.R.B. Olsen, R. Feurich, Numerical Modeling of Flow Over Trapezoidal Broad-Crested Weir, Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 5(3) (2011) 397-405.
[5] E. Sargison Jane, A. Percy, Hydraulics of Broad-Crested Weirs with Varying Side Slopes, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 135(1) (2009) 115-118.
[6] H. Azimi Amir, N. Rajaratnam, Z. Zhu David, Submerged Flows over Rectangular Weirs of Finite Crest Length, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 140(5) (2014) 06014001.
[7] O. Bilhan, M.E. Emiroglu, O. Kisi, Use of artificial neural networks for prediction of discharge coefficient of triangular labyrinth side weir in curved channels, Advances in Engineering Software, 42(4) (2011) 208-214.
[8] M. Rezaee, A. Emadi, Q. Aqajani Mazandarani, Experimental Study of Rectangular Labyrinth Weir, Water and Soil, 29(6) (2016) 1438-1446.
[9] B.M.A. Noori, N.T. Aaref, Hydraulic Performance of Circular Crested Triangular Plan Form Weirs, Arabian Journal for Science and Engineering, 42(9) (2017) 4023-4032.
[10] S. Yakubu Khalifa, B. Korode Adeogun, A. Ismail, M. Ajibola Ajibike, M. Mujahid Muhammad, Performance Evaluation of Flow over Crump Weir Using Data-Driven Models, ATBU Journal of Science, Technology and Education, 9(4) (2022) 115-130.
[11] M. Yasi, N. Salamat Ravandi, Numerical Simulation of Flow over Sharp- and Broad-Crested Weirs with Horizontal and Sloping Crests in a Channel Bend, Journal of Iranian Water Engineering Research, 2(1) (2022) 51-65. In Persian
[12] E.C. Bortoni, M.S. Rocha, M.A.S. Rodrigues, B.C.S. Laurindo, Calibration of weirs using unsteady flow, Flow Measurement and Instrumentation, 57(October 2017) (2017) 73-77.
[13] A. Arafi, E. Izadinia, A. Khoshfetrat, Evaluation of the Discharge Coefficient of Piano Key Weir under the Unsteady - Gradual Varied Flow with Increasing Discharge, Journal of Hydraulics, 18(1) (2023) 127-142.In Persian.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 55، شماره 11
بهمن 1402
صفحه 2327-2342

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار