مشخصات هيدروليكي جريان در سرريز مركب سيفوني-كليدپيانويي مدور

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

يكي از راه‌كارهاي نوين در ارتباط با كنترل يا كاهش قدرت جريان‌هاي گردابي در سرريزهاي مدور قائم، استفاده از ورودي‌ مركب سيفوني-كليدپيانويي مدور است. استفاده از اين نوع ورودي در سرريزهاي مدور قائم، علاوه بر ايفاي نقش گرداب‌شكن و يكنواخت‌سازي جريان، با افزايش طول مؤثر تاج سرريز و عملكرد سيفوني، ضمن افزايش ظرفيت تخليه، موجب كاهش چشم‌گير قدرت جريان گردابي و بهبود محسوس عملكرد هيدروليكي سازه مي‌گردد. با درنظر گرفتن مزاياي هيدروليكي قابل‌توجه سرريزهاي مركب سيفوني-كليدپيانويي مدور و كمبود مطالعات جامع در اين زمينه، انجام اين پژوهش‌ ضروري به‌نظر مي‌رسد. اهداف اصلي اين تحقيق، بررسي ظرفيت گذردهي جريان در رژيم‌هاي مختلف جريان، تعيين عمق آستانه استغراق، عمق استغراق سيفوني، عمق استغراق بحراني و ضريب دبي جريان است. در تحقيق حاضر، رفتار هيدروليكي جريان در سرريز مركب سيفوني–كليدپيانويي مدور با تغيير هندسه‌ي سازه ورودي مورد بررسي قرار گرفته است. آزمايش‌ها در آزمايشگاه هيدروليك دانشكده مهندسي عمران دانشگاه صنعتي اصفهان، در يك مدل فيزيكي مخزن استوانه‌اي شكل با ورود مماسي جريان به داخل مخزن روي مدل‌هاي مختلف سرريز مركب سيفوني-كليدپيانويي مدور در بازه‌ي وسيعي از تغييرات پارامتر هاي هندسي و هيدروليكي انجام شد. هم‌چنين، رفتار هيدروليكي جريان در اين نوع سرريزها در حالت‌هاي مختلف رژيم جريان اعم از جريان آزاد، با تنظيم هوا، سيفوني و آب سياه مورد ارزيابي قرار گرفت. در مجموع، 300 آزمايش و در محدوده دبي 3 تا 40 ليتر بر ثانيه جهت ارزيابي تأثير تغييرات هندسي و هيدروليكي بر عملكرد سرريزها انجام شد. به‌كارگيري ورودي مركب سيفوني–كليدپيانويي مدور با حذف جريان‌هاي گردابي، افزايش حدود پنج برابري ظرفيت عبور دبي نسبت به شفت ساده، بهبود عملكرد جريان در تمامي رژيم‌ها و تسريع در تشكيل فشار منفي پايدار، موجب تخليه‌اي يكنواخت، پايدار و با حداكثر راندمان شد و نسبت به سرريز سيفوني ساده عملكرد هيدروليكي به‌مراتب برتري نشان داد. هم‌چنين، در دبي‌هاي بالا، تركيب مكش سيفوني با تاج كليدپيانويي در مدل مركب سيفوني–كليدپيانويي مدور با ايجاد فشار منفي پايدار و گذار سريع به جريان آب سياه، موجب بهبود چشمگير عملكرد و كاهش عمق جريان شد. با تمركز بر رژيم جريان سيفوني در سرريز مركب سيفوني–كليدپيانويي مدور در تحقيق حاضر، نتايج آزمايش‌ها نشان داد كه در ميان تمام مدل‌هايي مورد بررسي، مدل با نسبت طول افقي ورودي 2/1 =L/D ، نسبت ارتفاع ورودي 8/0 = Pi/D، نسبت ارتفاع خروجي 1 =Po/D ، نسبت ارتفاع سيفوني 83/0 =b/D و زواياي قطاع α = 60° و β = 30° داراي بهترين عملكر هيدروليكي است. در نهايت، براي دست‌يابي به روابط بهينه با كمترين ميزان خطا و بيشترين ضريب همبستگي، از نرم‌افزار آماري SPSS استفاده شد. با استفاده از روش رگرسيون غيرخطي، معادلات متعددي جهت برآورد عمق آستانه استغراق، عمق استغراق سيفوني، عمق استغراق بحراني و ضريب دبي پيشنهاد گرديد.

237207

آب و سازه هاي هيدروليكي

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان