تأثیر شرایط هیدرولیکی و هندسه سرریز در مدل‌سازی ریاضی ضریب دبی سرریزهای نوک‌اردکی و مایل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد سازه‌های آبی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد گروه سازه‌های آبی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

   سرریزها از جمله سازه­های هیدرولیکی مهم برای کنترل جریان، تنظیم سطح آب بالادست و اندازه­گیری دبی در کانال­ها،
شبکه­های آبیاری و رودخانه­ها می­باشند. در یک عرض مشخص سرریزهای نوک­اردکی و مایل دارای طول مؤثر بیشتری در مقایسه با سرریزهای معمول می­باشند که این مسئله می­تواند بر ضریب دبی و راندمان این نوع سرریزها تأثیرگذار باشد. ضریب دبی جریان تابعی از مشخصات هندسی و هیدرولیکی سرریز می­باشد، لذا در این تحقیق ضریب دبی جریان برای سرریزهای نوک­اردکی و مایل برای سه زاویه مختلف و در سه ارتفاع تعیین و نتایج به­دست آمده با ضریب دبی سرریز مستطیلی ساده مقایسه شد. در نهایت سه رابطه ریاضی برای این سه نوع سرریز ارائه گردید، که رابطه بین ضریب دبی و متغیرهای هندسی بدون بعد سرریز را بر پایه شرایط هندسی و هیدرولیکی نشان می­دهد. چنین برداشت می­شود که برای همه سرریزها ضریب دبی با افزایش دبی یا افزایش انرژی کل بالادست سرریز کاهش می­یابد، به­گونه­ای که در سرریز نوک­اردکی و برای زاویه­های 45، 60 و 75 درجه ضریب دبی به­ترتیب از حدود 7/0 تا 5/0، از 73/0 تا 4/0 و از 75/0 تا 3/0 کاهش یافته است. همچنین برای سرریزهای مایل 15، 30 و 45 درجه نیز به ترتیب از حدود 9/0 تا 66/0، از 95/0 تا 64/0 و از 9/0 تا 54/0 کاهش یافته است. هرچند این کاهش در سرریزهای با زاویه بیشتر دارای شیب بیشتری می­باشد به این معنی که سرریزهای نوک­اردکی و مایل فقط برای ارتفاع آب کم در بالادست راندمان بالاتری دارند، در نتیجه می­توانند دبی بیشتری را با ارتفاع کم آب بالادست عبور دهند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of the hydraulic conditions and structure geometry on mathematical modelling of discharge coefficient for duckbill and oblique weirs

نویسندگان [English]

  • Pardis Nikpiek 1
  • Seyed Mahmoud Kashefipour 2
چکیده [English]

 
    Weirs are one the most important hydraulic structures for flow control, water measurement and regulating of upstream water elevation in canals, irrigation networks and rivers. For a given of channel width, duckbill and oblique weirs have longer effective length in comparison with the usual rectangular sharp crested weirs, and this could be effective on their discharge coefficients and efficiency. Discharge coefficient is a function of weir geometry and hydraulic conditions. Therefore, in this study discharge coefficients were specified for duckbill and oblique weirs with three different wall angles and three weir heights and were compared with the corresponding measured values in usual rectangular weir. Three mathematical dimensionless equations were finally developed for these weirs, describing the relationship of discharge coefficients with the weir geometry and hydraulic conditions. It was found that for all types of weirs the discharge coefficient decreases with increasing discharge or upstream head. However, this reduction has sharp slope for the weirs with higher angles. For duckbill weirs the discharge coefficients were measured 0.5-0.7, 0.4-0.73, and 0.3-0.75 for the angles of 45, 60, and 75 degrees, respectively. For oblique weirs the measured discharge coefficients were 0.66-0.9, 0.64-0.95, and 0.54-0.9 for the angles of 15, 30, and 45 degrees, respectively. The results of this research show that the duckbill and oblique weirs have more efficiency for low head in upstream and are able to pass more discharge with lower upstream head.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Discharge measurement
  • Discharge Coefficient
  • sharp crested weirs
  • oblique Weir
  • duckbill Weir