مطالعه آزمایشگاهی و عددی افت هیدرولیکی و ضریب آبگذری در سرریزهای زیگزاگی مستطیلی و کلیدپیانویی

سرریزهای زیگزاگی با افزایش طول تاج در یک محدوده عرضی مشخص، موجب افزایش ظرفیت آبگذری سرریز میشوند. در این میان نباید از تاثیر افت هیدرولیکی در روند عملکرد هیدرولیکی سرریزها غافل شد و در همین راستا در پژوهش حاضر به منظور بررسی افت هیدرولیکی سرریزها و نیز ضریب آبگذری آن ها از یک فلوم آزمایشگاهی به طول ۸ متر، عرض ۰/۶ متر و ارتفاع ۰/۶ متر استفاده شد. سرریزهای مورد استفاده در این پژوهش از نوع زیگزاگی با پلان قوسی و خطی بودند. آنالیز ابعادی به روش باکینگهام نشان داد که ضریب آبگذری (Cd) تابع پارامترهایی همچون نسبت هد هیدرولیکی (Ht/P)، فاکتور شکل سرریز (Sf)، نسبت افت هیدرولیکی (Hf /P) و عدد فرود (Fr) بوده است. نتایج نشان داد افزایش هد هیدرولیکی موجب کاهش ضریب آبگذری در سرریزها شده است. علاوه بر این شدت تداخل تیغه های عبوری جریان از روی سرریزها به تدریج و با افزایش هد هیدرولیکی موجب افزایش افت هیدرولیکی شده است. افزایش افت هیدرولیکی تا حد مشخصی از هد هیدرولیکی اتفاق افتاد و بعد از آن سیر کاهشی به خود گرفت. در این صورت می توان گفت نمودار افت هیدرولیکی برای سرریزهایی همچون ARCL روند سینوسی داشت. در نسبت هد هیدرولیکی ۰/۴، سرریز ARCL نسبت به سرریز APKW به میزان ۲۲۷/۷ درصد دارای افت هیدرولیکی بیشتری بود. در نسبت هد هیدرولیکی ۰/۶، سرریز RCL نسبت به سرریز PKW به میزان ۲۰۰ درصد دارای افت هیدرولیکی بیشتری بود. روند تغییرات افت هیدرولیکی نسبت به افزایش عدد فرود در سرریزهای ARCL و RCL به صورت سینوسی بود. سرریز ARCL نسبت به دیگر سرریزها، به ازای افزایش عدد فرود دارای بیشترین افت هیدرولیکی بود. تمامی سرریزهایی که با استفاده از نرم افزار FLOW-۳D مدل سازی شدند، دارای مقادیری (Cd و Hf/P) بیش از مقادیر حاصل از مدل سازی فیزیکی بودند و این از نظر فاکتور ایمنی دارای اهمیت است؛ علاوه بر آنکه میزان خطا در مدل سازی عددی بسته به پارامترها و شرایط مختلف متفاوت است، اما به طور متوسط در محدوده ۱۰% تا ۳۰% قرار داشت. مقدار خطا برای سرریزهای زیگزاگی در برخی موارد بیشتر از سرریزهای کلیدپیانویی بود.

کلیدواژه ها:

Rectangular labyrinth weir ، Piano key weir ، Discharge coefficient ، Hydraulic loss ، Hydraulic head ، سرریز زیگزاگی مستطیلی ، سرریز کلیدپیانویی ، ضریب آبگذری ، افت هیدرولیکی ، هد هیدرولیکی