ارزیابی اثر زوال جریان‌های چرخشی بر ضریب تخلیه جریان در سرریزهای تاج دندانه‌ای دوسیکل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول

2 استادیار و عضو هیئت علمی گروه عمران آب دانشگاه صنعتی جندی شاپور

چکیده

در این تحقیق اثر بکارگیری سرریزهای تاج‌دندانه‌ای در ورودی سرریزهای مدور قائم به منظور کنترل گرداب آزاد مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور با اعمال تغییر در زاویه جریان تقرب α، تلاش گردید تا امکان ارزیابی اثر قدرت جریان چرخشی در اطراف سرریز بر ضریب تخلیه ی جریان فراهم گردد. همچنین اثر بخشی شیب کلیدهای سرریز تاج‌دندانه‌ای در این تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که افزایش زاویه جریان تقرب نسبت به موقعیت آبگیر(α) منجر به افزایش قدرت گرداب شده و به تبع آن باعث کاهش ضریب تخلیه جریان خواهد شد. به بیان دیگر با تغییر زاویه حمله جریان از صفر به 30 درجه و از صفر به 60 درجه بترتیب بطور متوسط منجر به کاهش 3/23 و 1/37 درصدی میزان ضریب تخلیه جریان خواهد شد. همچنین نتایج نشان داد که بهترین عملکرد متعلق به سرریز با ارتفاع نسبی P/D معادل 5/1 می‌باشد. مقایسه نتایج با سرریز نیلوفری نشان داد که تحت شرایط جریان گرداب آزاد، سرریز تاج‌دندانه‌ای صرفنظر از میزان ارتفاع، تحت شرایط هیدرولیکی قبل از استغراق، بعنوان یک جایگزین مناسب مطرح خواهد بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluating the Impact of the Decline of the Swirling Flow on Discharge Capacity in Two Cycle Crown Wheel Weirs

نویسنده [English]

  • Babak Lashkara-Ara 2
چکیده [English]

The effect of applying the crest weir vertical bar at the entrance basin was studied for controling the free vortex,.Experiments were conducted by changing angle of attack inflow to the reservoir α, in order to produce the vortex action. To study the effect of the inlet weir teeth, different scenarios were analyzed. In this study effect of slope of the crown wheel weir keys was evaluated too. The results showed that increasing the angle of approach flow of the intake location increases the strength of the vortex and consequently, reduces the coefficient of discharge flow. In other words by changing the angle of attack of zero flow from zero to 30 degrees and 60 degrees on an average 23.3 and 37.1 percent reduction in oefficient of flow discharge was noticed. . Results also showed that the best weir performance belonged to weir with the relative height of P/D and value of 1.5. Comparison of the results showed that under the terms of eddy current free morning glory spillway, the overflow crowns, can be considered as a viable alternative.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Approach angle
  • Crown Wheel
  • Discharge Coefficient
  • Free Vortex

Abozeid, G. 1999. Factors affecting the formatipn of air- entrainment vortices at pump intakes in  open channel flow. Fourth International Water Technology Conference. IWTC 99, Alexandria, Egypt.

Bagheri, A., Bajestan, M. S., Jahromi, H. M., Kashkooli, H. and Sedghee, H.  2010. Hydraulic evaluation of the flow over polyhedral morning glory spillways. World Appl. Sci. J. 9(7): 712-717.‏

Borghei, S. M. and Kabiri-Samani, A. R. 2010. Effect of anti-vortex plates on critical submergence at a vertical intake. Scientia Iranica (A). 17(2): 89-95.‏

Durgin, W. W. and Hecker, G. E. 1978. The Modelling of Vortices at Intake Structures. Proceedind of IAHR-ASME-ASCE Joint Symposium on Design and Operation of Fluid Machinery. CSU Fort Collins.

Fais, L. M. C. F. and Genovez, A. I. B. 2009. Discharge Rating Curve and Scale Effects Correction in Morning Glory Spillways. Proceedings of 16th IAHR-APD Congress and 3rd Symposium of IAHR-ISHS. Springer Berlin Heidelberg.

Gulliver, J. S. and Rindels, A. J. 1987. Weak vortices at vertical intakes. J.Hydraul. Eng. 113(9):
1101-1116.

Knauss, J. 1987. Swirling flow problems at intakes. IAHR & AIRH Hydraulic Sructures Design Manual. Rotterdam.

Lashkar-Ara, B. and Sheikhi, Y. 2017. Introduce of crown wheel spillway and study of its discharge coefficient under free flow regime. J. Irrig. Sci. Eng. 40(2) : 209-221. (in Persian)

Mojdami, M, J. and Kabiri-Samani, A. 2014. Investigation of vortex flow characteristic in vertical shaft weirs with Calycle inlet. Eighth National Civil Engineering Congress. Babol, Iran. (in Persian)

Niksefat, Gh. 1991. Theoretical aspects and application of hydraulic models in hydraulic structures designing. Iranian National Committee on Large Dams. Monograph No. 41. (in Persian)

Odgaard, A. J. 1986. Free-surface air core vortex. J. Hydraul. Eng. 112(7): 610-620.

Posey, C. J. and Hsu, H. C. 1950. How the vortex affects orifice discharge. Engineering news-record.

Rankine, W. J. M. 1858. Manual of applied mechanics. Griffon Co. Pub. London, England.

Shemshi, R. and Kabiri-Samani, A. 2016. Swirling flow at vertical shaft spillways with circular piano-key inlets. J. Hydraul. Res. doi:10.1080/00221686.2016.1238015.

Vries, M. De. 1973. On Measuring Discharge and Sediment Transport in River Flow. Delft Hydraulics Laboratory. Publ. No. 106. The Netherlands.

Zomorodian, S. M. A. and Shojaian, M. R. 2004. Effect of approach canal geometry on vortex swirl strength and discharge coefficient of vertical intake. Iran Agric. Sci. J. 35(3): 669-678. (in Persian)

Zomorodian, S. M. A. and Bagheri-Sabzevari, M. R. 2005. Effect of velocity and flow vector in outlet of rectangular approach canal with barred end on vertical intake discharge coefficient. J. Agric. Sci. Tech. Nat. Resour. 9(4): 1-16. (in Persian)