مدل سازی عددی سرریزهای کنگره ای با کنگره مضاعف در بال سرریز با استفاده از نرم افزار FLOW 3D و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 سازه های آبی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

10.22125/iwe.2020.107017

چکیده

سرریزهای کنگره‌ای، سازه‌های اقتصادی جهت افزایش بازده خروجی سرریز در یک عرض محدود می‌باشند که در پلان به شکل ذوزنقه، مثلث و غیره دیده می‌شوند. افزایش ظرفیت سرریز از طریق افزایش عرض آن همواره میسر نیست، استفاده از سرریزهای کنگرهای به واسطه افزایش طول موثر آن­ها در ارتفاع هیدرولیکی و عرض مشخص می­باشد. در این تحقیق، سرریزهای چند­­­وجهی ذوزنقه­ای شکل در پلان که روی بال‌ آن­ها، جهت افزایش جریان عبوری، کنگره جدید اضافه گردیده است مورد بررسی قرار گرفته‌اند، آزمایش‌ها روی 27 مدل آزمایشگاهی با 9دبی مختلف و در مجموع با 243 آزمایش که در بال آن‌ها کنگره مضاعف ایجاد شده بررسی گردید و همچنین شبیه سازی­های جریان عبوری با استفاده از نرم افزار Flow-3D انجام شده است. نتایج حاصل از حل عددی برای تعیین ضریب دبی سرریز با داده های آزمایشگاهی صحت سنجی شد که نشان داد تطابق خوبی بین حل عددی و آزمایشگاهی وجود دارد و نرم افزار Flow-3D از قابلیت بالایی برای شبیه سازی جریان بر روی سرریز­های کنگره­ای برخوردار است. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که در مورد کلیه سرریزهای چندوجهی مرکب ذوزنقه‌ای شکل نسبت پارامتر، ضریب دبی به  (  بار هیدرولیکی کل و:P  ارتفاع سرریز) ابتدا افزایش یافته و پس از رسیدن به مقدار حداکثر، شروع به کاهش می‌نماید. با افزایش کنگره در بال سرریز در نتیجه افزایش طول مؤثر، مقدار دبی عبوری در یک مقدار  مشخص افزایش می‌یابد. دبی عبوری در سرریزهای چند وجهی ذوزنقه‌ای شکل با پلان­های‌ مرکب نیم‌دایره بهتر از مربعی و سرریز مرکب مربعی بهتر از سرریزهای ذوزنقه‌ای ساده می‌باشد بطوریکه دبی جریان عبوری حدود 15 درصد نسبت به سرریز کنگره‌ای ذوزنقه‌ای افزایش دارد و بازه ضریب دبی از مرز 4/0در سرریز کنگره­ای به مرز 65/0 در سرریز مرکب می‌رسد .

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling of the Labyrinth Weirs with Additional Passages Added onto Weir’s Wing Using Flow-3D Software and Comparison to the Laboratory Results

نویسندگان [English]

  • Hossien Azarpeyvand 1
  • Ali reza Emadi 2
  • Mohammad Sedghi Asl
1 Ph.D. Student, Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari,
2 Associate Professor, Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

Labyrinth weirs are some cost-effective structures, having trapezoidal, triangular and other formats, utilized for increasing the output efficiency in a limited width. Raising the capacity of labyrinth weirs via increasing their width is not always possible. The labyrinth weirs are used due to the increase in their efficient length on a given hydraulic height and width. The present study investigates the weirs having trapezoidal polyhedron format, on the wings of which some new labyrinth have been added so that their spillover discharge rate will be reinforced. The experiments in this study were conducted on 27 laboratory models having 9 different discharge rates, on whose wings double labyrinth have been added, totally through 243 experiment. Besides the spillover simulations were performed using the Flow-3D software. The results obtained from the numerical analysis for the determining the spillovers discharge rate coefficient were validated using laboratory data and it demonstrated a good correspondence between the numerical solutions and laboratory findings. It is also suggested that the Flow-3D software has a high potential in simulating the flow on labyrinth weirs. Laboratory results also indicated that, regarding all the compound polyhedron trapezoidal weirs, the parameter ratio, flow rate coefficient to ratio (Ht: total hydraulic load and P: spillways height) firstly raise and then start to reduce once they reach the maximum level. The spillover discharge rate increases for a given when the effective length of the weirs’ wing is raised. The discharge rate on the weirs having semi-circular compound format is better than this rate of ones having the square format and the ones having compound square format have spillover discharge rates better than the ones having simple trapezoidal format, in a manner that the discharge rate of the current flow is increased 15 percent more than the trapezoidal dam labyrinth spillways and flow rate coefficient interval increases from 0.4 percent of dam labyrinth spillways to 0.65 on the compound spillways.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : hydraulic load
  • spillover’s discharge rate
  • combined polyhedron weirs
  • Effective length
  • Flow-3D