بررسي مشخصات هيدروليكي سرريز اوجي با دريچه تحتاني

سرريزهاي اوجي از جمله سازه‌هاي مهم هيدروليكي هستند كه به‌منظور عبور و تخليه ايمن جريان مورد استفاده قرار مي‌گيرند. عملكرد مناسب اين سازه‌ها تا حد زيادي به انطباق پروفيل سطح سرريز با مسير جت آب و تأمين فشار مناسب بر روي سطح آن وابسته است. در سرريزهاي اوجي مجهز به كالورت، جت پايين‌دست ناشي از عبور جريان از كالورت مي‌تواند با جت ايجادشده بر روي تاج سرريز برخورد كرده و موجب تغيير مسير و انحناي جت آب شود. اين تغييرات مي‌تواند شرايط فشار بر روي سطح سرريز را تحت تأثير قرار داده و در صورت ايجاد فشارهاي منفي، احتمال وقوع كاويتاسيون و آسيب به سطح سرريز را افزايش دهد. ازاين‌رو، پژوهش حاضر با هدف بررسي انحناي جت آب و ارائه روشي براي طراحي پروفيل سرريز اوجي مجهز به كالورت همچنين بررسي شرايط فشار بر روي سطح سرريز انجام شده است. در اين پژوهش، ابتدا مجموعه‌اي از آزمايش‌هاي آزمايشگاهي با استفاده از سرريز لبه‌تيز مستطيلي مجهز به دريچه و در شرايط مختلف دبي جريان، ارتفاع سرريز و بازشدگي دريچه انجام شد. انحناي جت آب حاصل از آزمايش‌ها از تصاوير ثبت‌شده استخراج و با استفاده از سيستم مختصات يكسان مورد تحليل قرار گرفت. سپس، با استفاده از رابطه عمومي پروفيل سرريز اوجي، شاخص‌هاي (K) و (N) با روش برازش و تكرار و خطا در نرم‌افزار MATLAB تعيين شدند. در ادامه، روابطي براي تعيين شاخص‌هاي (K) و (N) بر اساس پارامترهاي بدون‌بُعد هندسي و هيدروليكي ارائه شد. همچنين، به‌منظور ارزيابي عملكرد پروفيل پيشنهادي، يك مدل فيزيكي از سرريز اوجي مجهز به كالورت ساخته شد و شرايط فشار بر روي سطح سرريز در دبي طراحي و دبي‌هاي بيشتر از دبي طراحي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه انحناي جت آب ايجادشده در بالاي سرريز لبه‌تيز مجهز به دريچه تحت تأثير جت پايين‌دست ناشي از بازشدگي دريچه قرار دارد؛ بااين‌حال، تأثير برخورد جت‌ها در ناحيه بالادست تاج سرريز، به‌ويژه در محدوده منحني AB، ناچيز بوده و اين بخش را مي‌توان بر اساس رابطه عمومي سرريز اوجي طراحي كرد. در مقابل، انحناي جت در محدوده منحني BC تحت تأثير برخورد جت سرريز و جت دريچه قرار مي‌گيرد. همچنين مشخص شد كه جابه‌جايي انحناي جت به سمت پايين‌دست تابع هم‌زمان جت سرريز و جت دريچه است، درحالي‌كه در سرريز اوجي بدون كالورت، اين جابه‌جايي عمدتاً تابع جت سرريز است. نتايج همچنين نشان داد كه براي (hd/a‎>2.25)، اثر ارتفاع سرريز بر حركت رو به بالا و پايين انحناي جت ناچيز بوده و موقعيت جت عمدتاً به دبي جريان وابسته است؛ درحالي‌كه براي (hd/a<‎2.25)، ارتفاع سرريز تأثير بيشتري بر موقعيت انحناي جت دارد. نتايج روش برازش نيز نشان داد كه شاخص‌هاي (K) و (N) را مي‌توان بر اساس نسبت بدون‌بُعد (hd/(a+P)) و عدد فرود تعيين كرد. در نهايت، نتايج بررسي فشار نشان داد كه افزايش نسبت غوطه‌وري ناشي از تشكيل پرش هيدروليكي مي‌تواند موجب كاهش و حذف فشار منفي بر روي سطح سرريز شود. بر اساس نتايج به‌دست‌آمده، در نظر گرفتن اثر جت كالورت در طراحي پروفيل سرريز اوجي مجهز به كالورت و استفاده از بازشدگي كالورت به‌عنوان يك عامل مؤثر در كنترل انحناي جت و شرايط فشار، مي‌تواند در كاهش خطر فشار منفي و كاويتاسيون و بهبود عملكرد هيدروليكي اين نوع سازه‌ها مؤثر باشد.

238471

سازه‌هاي آبي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان