بررسي رژيم هاي هيدروليكي سرريز اوجي همراه با كالورت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

علوم و مهندسي آب

كارشناسي ارشد

اندازه‌گيري و كنترل دبي ‌جريان در كانال‌هاي باز از اهميت بالايي برخوردار بوده و سازه‌ها و روش‌هاي متعددي براي اين منظور به‌كار مي‌روند. در بين اين سازه‌ها، سرريزها و دريچه‌ها به‌دليل سادگي، هزينه كم و كاربرد گسترده، از متداول‌ترين ابزارهاي اندازه‌گيري دبي در كانال‌هاي باز محسوب مي‌شوند. استفاده جداگانه از اين سازه‌ها، به‌ويژه در شرايطي كه جريان آب حاوي مواد رسوبي يا اجسام شناور باشد، مي‌تواند موجب بروز اختلال در عملكرد و افزايش خطاي اندازه‌گيري شود. به‌منظور كاهش نقاط ضعف سرريز و دريچه، مي‌توان اين دو سازه را در قالب يك سازه هيدروليكي تركيبي به‌كار گرفت. در اين سيستم كه به‌عنوان سرريز-دريچه شناخته مي‌شود، امكان عبور هم‌زمان جريان روي سرريز و زير دريچه فراهم شده و انتقال مواد رسوبي از زير دريچه و اجسام شناور از روي سرريز تسهيل مي‌گردد. در اين ميان سرريزهاي اوجي به‌دليل توانايي عبور جريان به‌صورت كارآمد و ايمن، قابليت‌هاي مطلوب در اندازه‌گيري جريان، جلوگيري از گسترش پديده‌ي كاويتاسيون و ايجاد فشار منفي توجه بسياري را به خود معطوف داشته‌اند. در اين پژوهش رفتار ‌جريان و رژيم‌هاي‌جريان تشكيل‌شده بر روي مدل سرريز اوجي همراه با سه ارتفاع كالورت 02/0، 03/0 و 04/0 متر در دو مرحله آزمايش مجزا شامل آزمايش‌هاي هيدروليكي و آزمايش‌هاي هيدروديناميكي مورد مطالعه قرار گرفت. بدين‌منظور سرريز اوجي همراه با ارتفاع‌هاي كالورت مذكور و در چهار دبي 0274/0، 0363/0، 0411/0 و 0440/0 مترمكعب‌برثانيه مورد بررسي قرار گرفت. در هر مرحله در ده استغراق، مقدار عمق ‌جريان در بالادست و پايين‌دست برداشت و از نيم‌رخ سطح آب در نزديكي سرريز اوجي همراه با كالورت از نماي جانبي كانال عكس‌برداري ‌شد. همچنين داده‌هاي سرعت در سه جهت با استفاده از دستگاه سرعت‌سنج داپلر صوتي در چهار رژيم‌ جريان جت‌برخوردي، پرش‌سطحي، موج‌سطحي و مستغرق‌عميق در چندين مقطع در بالادست و پايين‌دست سازه براي ارتفاع كالورت 02/0 متر و دبي 0411/0 مترمكعب‌برثانيه برداشت گرديد. در بخش آزمايش‌هاي هيدروليكي ارتفاع آب روي تاج سرريز اوجي، عمق‌پاياب، نسبت‌استغراق، عدد فرود، ضريب دبي سرريز اوجي، ضريب دبي كالورت، دبي سرريز اوجي، دبي كالورت، ضريب ‌برهم‌كنش و ضريب كاهش دبي محاسبه گرديد. پس از بررسي پارامترهاي هيدروليكي، يك رابطه بر پايه آناليز ابعادي و برازش داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار آماري Mathematica براي محاسبه ضريب برهم‌كنش به‌منظور برآورد دبي در شرايط جريان آزاد و به‌طور مشابه رابطه‌اي به‌منظور محاسبه ضريب كاهش دبي با استفاده از نسبت‌استغراق براي برآورد دبي در شرايط جريان مستغرق ارائه گرديد. در بخش آزمايش‌هاي هيدروديناميكي با اندازه‌گيري‌هاي اجزا سرعت، خطوط هم‌تراز سرعت، بردار سرعت و خطوط هم‌تراز انرژي جنبشي آشفته براي رژيم‌هاي جريان مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه در بالادست سرريز اوجي همراه با كالورت در چهار رژيم‌‌جريان، حداكثر سرعت در تاج سرريز اوجي و حداقل سرعت در كف كانال و ناحيه‌اي پشت طول سرريز اوجي رخ مي‌دهد. همچنين جهت بردارهاي سرعت در راستاي جريان مي‌باشد. در پايين‌دست سازه، حداكثر سرعت در رژيم جت‌برخوردي در ناحيه‌ برخورد جريان‌‌هاي سرريز اوجي و كالورت، در رژيم پرش‌سطحي در محل ايجاد پرش‌هيدروليكي و در رژيم موج‌سطحي و مستغرق‌عميق در تاج سرريز اوجي به سمت سطح آب رخ مي‌دهد. جهت بردارهاي سرعت در برخي نواحي خلاف جهت اصلي جريان شده كه نشان‌دهنده تشكيل يك ناحيه چرخشي در جريان مي‌باشد.

236971

سازه هاي آبي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان