بررسی استهلاک انرژی جریان گذرنده از روی سرریز کلید پیانویی با کلید خروجی مانع دار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه سازه های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

2 دانشیار گروه سازه های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

3 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

سرریزهای کلیدپیانویی جدیدترین نوع سرریزهای تاج­طولانی هستند که نسبت به سرریزهای زیگزاگی طول تاج بیشتری را در همان عرض به­دست می­دهند و از این­رو ظرفیت تخلیه را بالاتر می­برند. استفاده از موانع در خروجی سرریزهای کلیدپیانویی با هدف افزایش میزان استهلاک انرژی در آنها روشی است که تاکنون کمتر به آن توجه شده است. سرریزهای کلیدپیانویی در تاج سدهای مخزنی و همچنین در شبکه­ های آبیاری و زهکشی کاربرد دارند و این پژوهش به ­علت اهمیت موضوع استهلاک انرژی در این نوع سازه­ ها اجرا شده است. در این تحقیق برای بررسی اثر آرایش موانع بر میزان استهلاک انرژی سازه، پس از شناخت پارامترهای مؤثر، مدل­های فیزیکی از موانع در دو آرایش مختلف (N) ساخته شد. موانع با دو آرایش N1 (ردیف­ های 3تایی و 2تایی که به­ صورت زیگزاگی قرار گرفته ­اند) و N2 (ردیف ­های 2تایی) در کلید خروجی سرریز قرار گرفتند. همچنین 27 آزمایش در محدودۀ دبی 135-5 لیتر بر ثانیه اجرا شد. نتایج آزمایش­ها نشان می دهد که با افزایش دبی، میزان استهلاک انرژی کاهش می­ یابد. همچنین میزان استهلاک انرژی در آرایش (2-2) به اندازه­ 1/16 درصد بیشتر از میزان استهلاک انرژی در آرایش (2-3) و به اندازه­ 61/8 درصد بیشتر از میزان استهلاک انرژی در مدل بدون مانع است. روند تغییرات ضریب تخلیه جریان نیز در این نوع سرریز مورد ارزیابی قرار گرفت. به این­صورت که حداکثر ضریب دبی با استفاده از روش تئوری، برابر 0/63 و با استفاده از روش انتگرالی، برابر ٥٤/٢ برای تمامی مدل­ های آزمایشگاهی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of baffled outlet keys at Piano Key Weir on dissipating energy

نویسنده [English]

  • Seyed Mohsen Sajadi 1
1 Assistant Professor
چکیده [English]

The piano key weirs are used at storage dam’s crest and irrigation and drainage systems.  Piano key weirs are the newest type of long-crested weirs that have most crest length in  comparison to Labyrinth weirs with the same width, because they increase the discharge capacity. Using baffles at outlet of piano key weirs with the purpose of increasing energy dissipation, is a method that has been less  investigated. ,. In this investigation the subject of  dissipation  of energy in such structures is taken into consideration,   by considering the effective parameters. , The physical models based on two different design (N) were fabricated in order to investigate the effect of design of baffles. The baffles were fixed on weir outlet key consisting of two formation namely: N1 (rows of 2 & 3 baffles that have just crossed) and  N2 (2 rows of baffles). Total number of 27 tests were carried out in the range of 5 to 135 lit/s discharge. The test results showed that the energy dissipation decreases with increasing discharge. The energy dissipation in model with formation (2-2) was about 1.16 percent more than model with formation (3-2) and about 8.6 percent more than model with no baffle. Also the trend of discharge coefficient in this type of weir was evaluated. This means that the maximum amount of theoretical discharge Coefficient method was 0.63 and using integral method was 2.54 in all experimental models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Discharge Coefficient
  • Energy dissipation
  • Outlet key
  • Piano Key Weir

Afzalian, A, R. 2014. Experimental investigation of PKW hydraulic’s properties under variation geometric of piers and side crests. M. Sc. Thesis Faculty of Water Engineering. Shahid Chamran University of Ahwaz. Ahvaz, Iran. (in Persian)

Akbariyan, A. 2009. Design of Hydraulic Structures Canals. Amidi Pub. (in Persian)

Anderson, R. M. and Tullis, B. 2012. Comparison of piano key and rectangular labyrinth weir hydraulics. J. Hydraul. Eng-ASCE. 138(4): 358-361.

Bieri, M., Federspiel, M., Boillat, J., Houdant, B. and Delorme, F. 2009. Spillway capacity upgrade of Gloriettes dam: environmental integration and energy dissipation. Proceedings of HYDRO 2009. Lyon, France.

Chow, V. T. 1959. Open Channel Hydraulics. Mc Graw Hill: New York.

Erpicum, S. and Machiels, O. 2011. Energy dissipation on a stepped spillway downstream of a Piano key weirs – experimental study. International Conference on Labyrinth and Piano Key Weirs  Taylor & Francis Group, London.

Javaheri, A. and Kabiri-Samani, A. R. 2011. Flow hydraulic on piano key weirs. M. Sc. Thesis. Faculty of Civil Engineering. Esfahan University of Technology. (in Persian)

Katourani, S. 2012. Effect of the geometric characteristics of baffled on hydraulic flow conditions in baffled apron drop.  M. Sc. Thesis. Faculty of Water Engineering. Shahid Chamran University of Ahwaz. Ahvaz, Iran. (in Persian)

Lempèrière, F. and Ouamane, A. 2003. The piano key weir: a new cost-effective solution for spillways. Int. J. Hydropower Dam. 10(5): 144-149.

Mansouri, K. and Ahadiyan, J. 2015. Obstruction of piano key weirs in Debris flow in individual experiments system. Irrig. Sci. Eng. 5(3): 163-172. (in Persian)

Machiels, O. 2012. Experimental study of the hydraulic behavior of piano key weirs. Ph. D. Thesis. Faculty of Applied Science. University og Liège.

Ribeiro, M., Pfister, M., Schleiss, A. J. L. and Boillat, J. L. 2012. Hydraulic design of A-type piano key weirs. J. Hydraul. Res. 50, 400-408.

Qanavati, M., Sajjadi, S. M. and Ahadiyan, J. 2016. The effect of block height on flow hydraulic behavior in rectangular piano key weir with baffled outlet key. The 3rd International Conference on Geographical Science. Nov. 3. Shiraz University. Shiraz, Iran. (in Persian)

Rahmanshahi-Zahabi, M. 2012. Effect of roughned bed height of the chute on the energy dissipation.
M. Sc. Thesis. Faculty of Water Engineering. Shahid Chamran University of Ahwaz. Ahvaz, Iran.
(in Persian)

Yarmohammadi, B. 2015. Effect of parapet wall on the inlet submergence in piano key weirs. M. Sc. Thesis. Faculty of Water Engineering. Shahid Chamran University of Ahwaz. Ahvaz, Iran.
(in Persian)

 Zolfaghari, S., Alinezhad, Sh., Movasaghi, A., Mohamadi, M. and Yasi, M. 2004. Labyrith weirs with planform. The second National Congress on Water and Soil Resources. Faculty of Agriculture. Shiraz University. Shiraz, Iran. (in Persian)