بررسی آزمایشگاهی تاثیر شمع ها بر روی خصوصیات هیدرولیکی سرریز جانبی کنگره ای نیم دایره ای تک سیکل
چکیده
سرریزهای جانبی سازه های هیدرولیکی مهم و کاربردی در شبکه های آبیاری و زهکشی می باشند که در دیواره کانال نصب شده و دبی مازاد بر دبی طراحی را از کانال اصلی خارج می کنند. جریان در کانال مجاور سرریز جانبی از نوع جریان متغیر مکانی با کاهش دبی است. سرریزهای جانبی کنگره ای نوع خاصی از سرریزها هستند که در پلان دارای شکستگی بوده و در نتیجه طول موثر و ضریب دبی بیشتری نسبت به سرریزهای ساده دارند. در تحقیق حاضر سرریز جانبی کنگره ای با پلان نیم دایره ای تک سیکل مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی این مطالعه افزایش ضریب دبی و ارتقای عملکرد هیدرولیکی این سرریز است که برای این منظور از شمع استفاده شده است. آزمایش ها در کانال آزمایشگاهی به طول 4/8 متر، عرض 4/0 متر و ارتفاع 5/0 متر انجام شد. سرریزهای جانبی مورد استفاده روی دیواره این کانال نصب شدند. سه قطر مختلف برای سرریزهای جانبی کنگره ای نیم دایره ای درنظر گرفته شده است ولی ارتفاع آن ها ثابت و برابر 15/0 متر بود. آزمایش ها با 11 دبی جریان ورودی بین 60-10 لیتر بر ثانیه، عدد فرود 37/0-1/0 در شرایط جریان زیربحرانی انجام گرفت. شمع های مورد استفاده به شکل استوانه ای و به ارتفاع سرریز جانبی بود. تعداد شمع های بین 1 تا 3 تغییر کرده و در کل 14 حالت برای نحوه آرایش و قرارگیری آنها در نظر گرفته شد که در کل 528 آزمایش انجام شده است. ابتدا تاثیر پارامترهای بی بعد استخراج شده از روش باکینگهام روی ضریب دبی سرریز جانبی بررسی و در انتها رابطه ای برای محاسبه ضریب دبی سرریز جانبی کنگره ای نیم دایره ای با وجود شمع ها استخراج شده است که دقت قابل قبولی دارد. نتایج نشان می دهد که ضریب دبی سرریز جانبی کنگره ای نیم دایره ای با وجود شمع بیشتر از حالت بدون شمع می-باشد. در واقع وجود شمع ها باعث بهبودعملکرد هیدرولیکی و افزایش راندمان سرریزهای جانبی نیم دایره ای شده است به طوری که در محدوده عدد فرود مورد مطالعه بین 1/0 تا 37/0، ضریب دبی سرریزها تا 15 درصد افزایش و تغییرات انرژی تا 34 درصد کاهش یافته است. بررسی پروفیل ها و خطوط تراز سطح آب نشان می دهد که سطح آب در لبه پایین دست سرریز جانبی پایین تر از سطح آب در لبه بالادست آن است و نیز نشان می دهد که وجود شمع باعث هدایت جریان به طرف سرریز جانبی و در نتیجه افزایش ضریب دبی آن می شود. با مقایسه نتایج مطالعه حاضر با نتایج سایر محققین نیز مشخص شد که ضریب دبی سرریز جانبی کنگره ای نیم دایره ای بیشتر از سرریز جانبی مستطیلی و سرریز جانبی کنگره ای ذوزنقه ای است. این مقایسه همچنین نشان می دهد که ضریب دبی سرریز جانبی کنگره ای نیم دایره ای به مقادیر این ضریب در سرریز جانبی نیمه بیضوی نزدیک تر از سایر سرریزها است.