بررسی آزمایشگاهی خصوصیات جریان در سرریز مستطیلی لبه پهن مرکب
چکیده
سرریزها از جمله وسایل ساده ای هستند که برای اندازه گیری دبی در مجاری روباز مانند کانال ها و فلوم ها مورد استفاده قرار می گیرند. سرریزها متناسب با شرایط و دقت مورد نیاز برای سنجش دبی، دارای اشکال مختلفی در سطح مقطع خود می-باشند. سرریز لبه پهن از انواع سرریزها می باشد که در قسمت تاج خود به صورت طولانی و افقی بوده و خطوط جریان بر روی آن مستقیم و موازی می باشد. سرریز لبه پهن در سطح مقطع خود دارای اشکال مختلفی می باشد. سرریز لبه پهن مستطیلی یکی از انواع سرریزهای لبه پهن است که در قسمت بالادست خود به صورت تیزگوشه یا گردشده طراحی می شود. در تحقیق حاضر سرریز مرکب لبه پهن مستطیلی – مستطیلی با گردشدگی در قسمت ورودی در بالادست مورد بررسی قرار گرفته است. بیش از 300 آزمایش بر روی 15 مدل مختلف با پارامترهای متغیر: عرض قسمت مرکزی سرریز، ارتفاع سرریز و طول سرریز در فلوم آزمایشگاهی با دیواره های شیشه ای به طول 10 متر، عرض 25/0 متر و عمق 5/0 متر انجام شده و اثر تغییر این پارامترها بر روی ضریب دبی، ضریب سرعت و آستانه استغراق مورد بررسی قرار گرفته است. هم چنین پروفیل سطح آب و پروفیل گرادیان فشار در مدل های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. آنالیز نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که: در سرریزهای مرکب، در ناحیه ای که مقطع ساده به مقطع مرکب تبدیل می-شود، وجود یک ناپیوستگی در رابطه دبی- عمق آب مورد انتظار است. به منظور کاهش این ناپیوستگی، سرریزهای مرکب به صورت تبدیل واگرای شیبدار طراحی می شوند. نتایج حاصل از آزمایشات نشان دهنده حداقل میزان ناپیوستگی در رابطه دبی- عمق آب می باشند. به ازای ارتفاع آب ثابت روی تاج، مقدار دبی با افزایش عرض قسمت مرکزی، کاهش طول و ارتفاع سرریز افزایش می یابد. مقدار ضریب دبی جریان (cd) و ضریب سرعت (cv) با افزایش عرض قسمت مرکزی، کاهش طول و ارتفاع سرریز، افزایش می یابد. مقدار آستانه استغراق (ml) با افزایش کل بار آبی موثر، کاهش طول سرریز، افزایش ارتفاع سرریز و افزایش عرض قسمت مرکزی سرریز کاهش می یابد. برداشت پروفیل سطح آزاد آب نشان دهنده کاهش انرژی مخصوص جریان و در نتیجه افت سطح آب می باشد. روند تغییرات پروفیل سطح آب و گرادیان هیدرولیکی انطباق قابل قبولی دارند.