بررسی جریان همزمان از مدل ترکیبی سرریز- دریچه ی استوانه ای با فشردگی جانبی
چکیده
سازه ترکیبی سرریز- دریچه یکی از انواع سازه های اندازه گیری جریان در کانالهای باز بوده که با عبور همزمان مواد شناور از روی سرریز و مواد رسوبی از زیر دریچه قادر است دبی را با دقت مناسبی تخمین بزند. اغلب، سازه های اندازه گیری جریان به دلیل سازگاری با شکل مقطع کانال و یا هزینه های بالا با طولی کمتر از عرض کانال ساخته میشوند. هیدرولیک جریان در چنین سازه ای متفاوت از سازه هم عرض کانال میباشد. در تحقیق آزمایشگاهی حاضر خصوصیات جریان از جمله ضریب دبی سازه ترکیبی استوانه ای با فشردگی جانبی بررسی و نتایج با خصوصیات جریان در دو سازه سرریز و دریچه استوانه ای فشرده شده، مقایسه شده است. آزمایش ها در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه اوستفالیا در کشور آلمان، روی فلومی با طول 7.5 متر، عرض 30 سانتیمتر و ارتفاع 46 سانتیمتر، با استفاده از مدلهایی از هر سه نوع سازه با قطرهای 75، 110، 125 و 160 میلیمتر، بازشدگی ثابت 3 سانتیمتری دریچه، نسبتهای انقباض برابر سرریز و دریچه (b/b=0.2-1)، دو نوع دیواره تنگ کننده با لبه های گردشده و راست گوشه، و دبیهای مختلف در شرایط جریان آزاد انجام شد. نتایج نشان داد که برای هر سه نوع سازه، باافزایش عمق بالادست سازه(h)،در شرایط ثابت بودن سایر پارامترها، ضریب دبی افزایش مییابد؛ در حالی که با کاهش نسبت (b/b)نرخ تغییرات ضریب دبی در برابر(h/p) کاهش یافته و وابستگی ضریب دبی به عمق آب بالادست کم میشود. از سوی دیگر برای هر سازه، در یک (h/p) ثابت، با افزایش نسبت (b/b) ضریب دبی افزایش می یابد. همچنین مقایسه تأثیر شکل لبه های دیواره های تنگ کننده بر ضریب دبی هر سازه نشان میدهد، در شرایط مشابه، ضریب دبی سازه فشرده شده با دیواره های لبه گرد بیشتر از ضریب دبی سازه فشرده شده با دیواره راست گوشه میباشد. ضریب فشردگی جانبی جریان (cc) به عنوان پارامتری که تاثیر عوامل موثر در فشرده شدن خطوط جریان در تاج سازه را در بر دارد، در دو سازه سرریز و دریچه محاسبه شد که در محدوده (h/p=1.2-2.4 و b/b=0.2-1) در سرریزهایی با دیواره های فشردگی لبه گرد حدود 2 تا 15 درصد بزرگتر از ضریب فوق در سرریزهایی با دیواره های راست گوشه می باشد. همچنین ضریب فشردگی در محدوده (h/p=0.4-4.5 و b/b=0.6-1) به طور متوسط برای دریچه هایی با دیواره های لبه گرد حدود 1 تا 6 درصد بزرگ تر از دریچه هایی با دیواره های فشردگی راست گوشه می باشد. نتایج نشان می دهد برای هر سرریز و یا دریچه با یک (b/b) مشخص، با افزایش (h/p)، ضریب فشردگی جانبی جریان کاهش یافته و در یک عمق ثابت، کاهش نسبت (b/b) در هر سرریز یا دریچه، سبب کاهش cc میشود. مقایسه نتایج سه سازه استوانه ای نشان می دهد، ضریب دبی سرریز فشرده شده با همه ی نسبت های فشردگی در محدوده آزمایش همواره بیشتر از سازه ترکیبی سرریز- دریچه فشرده شده مشابه با همان نسبت فشردگی می باشد. این اختلاف در عمق های کم آب در کانال بیشتر بوده و با افزایش عمق آب، کمتر میشود. همچنین ضریب دبی سرریز- دریچه فشرده شده نسبت به ضریب دبی دریچه فشرده شده مشابه دارای دو روند متفاوت است. در عمقهای کم، ضریب دبی دریچه بدون سرریز بیشتر از سازه ترکیبی بوده در حالی که با افزایش عمق آب به تدریج ضریب دبی سازه ترکیبی از ضریب دبی دریچه بیشتر میشود.