بررسی آزمایشگاهی تأثیر آستانه هم‌عرض و غیر‌هم‌عرض بر ضریب‌‌دبی دریچه کشویی در شرایط جریان آزاد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه مراغه

2 دکتری، دانشکده کشاورزی، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران،

3 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

10.22125/iwe.2023.173237

چکیده

دریچه کشویی قائم سازه­ای است که بر روی کانال و به­منظور کنترل جریان بالادست نصب می­گردد. هدف از تحقیق حاضر، بررسی آزمایشگاهی تأثیر میزان بازشدگی دریچه­ کشویی و تأثیر وجود آستانه­های هم­عرض و غیر­هم­عرض کانال در زیر آن بر ضریب­دبی در شرایط جریان آزاد است. در این راستا، آستانه‌ مستطیلی با عرض­های مختلف 5/2، 5، 5/7، 10، 15، 20، 25 و 30 سانتی‌متر با بازشدگی ثابت و دریچه ­کشویی با میزان بازشدگی 1، 2 و 4 سانتی‌متر برای حالت بدون آستانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان داد در حالت بدون آستانه، میزان بازشدگی دریچه با ضریب­دبی جریان رابطه عکس دارد به­طوری­که با کاهش میزان بازشدگی دریچه­، ضریب‌دبی افزایش می­یابد. به­طور میانگین ضریب­دبی میزان بازشدگی 1 سانتی­متر در مقایسه با میزان بازشدگی 2 و 4 سانتی‌متر به­ترتیب 75/7% و 51/16% بیشتر می­باشد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش عرض آستانه و در نتیجه کاهش مساحت کل جریان عبوری از زیر دریچه، ضریب­دبی افزایش می­یابد و بالعکس. وجود آستانه با حداقل عرض در مقایسه با حالت بدون آستانه در یک بازشدگی مشخص، منجر به افزایش ضریب‌دبی می‌گردد. در یک بازشدگی یکسان در حالت بدون آستانه و با آستانه هم­عرض در یک دبی ثابت، ضریب­دبی دریچه­ کشویی با آستانه نسبت به حالت بدون آستانه افزایش می­یابد. در تحقیق حاضر براساس پارامترهای بی­بعد روابط چند جمله­ای رگرسیونی غیرخطی با تلفیق تمامی داده­های آزمایشگاهی برای پیش‌بینی ضریب‌دبی در حالت بدون آستانه و با آستانه در عرض‌های مختلف ارائه گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Study of the Effect of Suppressed and Non-suppressed Sill on Sluice Gate Discharge Coefficient under Free-Flow Condition

نویسندگان [English]

  • Rasoul Daneshfaraz 1
  • Reza Norouzi 2
  • Hamidreza Abbaszadeh 3
1 Professor Dr., Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
2 University of Tabriz / Departnent of water Engineering
3 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Vertical sluice gate is a structure that is installed on the channel to control the upstream flow. The purpose of this study is to investigate the effect of sluice gate opening and effect of the presence of suppressed and non-suppressed sill below sluice gate on the discharge coefficient under free-flow conditions. Therefore, rectangular sills with different widths of 2.5, 5, 7.5, 10, 15, 20, 25 and 30cm at constant gate opening and sluice gate with openings of 1, 2 and 4cm in without sill state were studied. The results showed that in the without sill state, the amount of gate opening is inversely related to the discharge coefficient, so that by decreasing the gate opening rate, the discharge coefficient increases. On average, the discharge coefficient of 1cm gate opening is higher than that of 2 and 4cm, 7.75% and 16.51%, respectively. The results also showed that with increasing the sill width and thus reducing the total area of the flow through the gate, the discharge coefficient increases and vice versa. The presence of a sill with a minimum width compared to the non-sill state in a specified opening leads to an increase in the discharge coefficient. At the same opening in the without sill state and suppressed sill at a constant flow, the sluice gate discharge coefficient with sill increases in comparison with no sill state. In the present study, based on the dimensionless parameters, nonlinear regression polynomial relations were presented by combining all experimental data to predict the discharge coefficient in without and with sill state in different widths.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sluice Gate
  • Suppressed Sill
  • Non-Suppressed Sill
  • Gate Opening
  • Discharge Coefficient

مراجع

منابع
 
رضاوند منفرود، ن. 1396. بررسی عددی تأثیر شکل و ارتفاع آستانه بر روی الگوی جریان در دریچه­ها. گروه مهندسی آب. دانشکده کشاورزی. دانشگاه تبریز
سلماسی، ف.، و نوروزی سرکارآباد، ر. 1397. بررسی تاثیر شکل‌های مختلف هندسی آستانه بر ضریب دبی جریان دریچه کشویی عمودی. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، سال پنجاه و دوم، شماره 1، ص 36-21.
Alhamid, A. A. 1998. Coefficient of Discharge for Free Flow Sluice Gates. Journal of King Saud University - Engineering Sciences, 11(1): 33-47.
Daneshfaraz, R., Abbaszadeh, H., Gorbanvatan, P. and Abdi, M. 2021. Application of Sluice Gate in Different Positions and Its Effect on Hydraulic Parameters in Free-Flow Conditions. Journal of Hydraulic Structures, 7(3), 72-87.‏
Daneshfaraz, R., Ghahramanzadeh, A., Ghaderi, A., Joudi, A.R. and Abraham, J. 2016, Investigation of the Effect of Edge Shape on Characteristics of Flow under Vertical Gates. Journal of American Water Works Association, Doi.org/10.5942/jawwa.2016.108.0102
Daneshfaraz, R., Norouzi, R., Abbaszadeh, H., Kuriqi, A. and Di Francesco, S. 2022. Influence of sill on the hydraulic regime in sluice gates: an experimental and numerical analysis. Fluids, 7(7), 244. https://doi.org/10.3390/fluids7070244
Ghorbani, M.A., Salmasi, F., Saggi, M. K., Bhatia, A. S., Kahya, E. and Norouzi, R. 2020. Deep Learning under H2O Framework: A Novel Approach for Quantitative Analysis of Discharge Coefficient in Sluice Gates. Journal of Hydroinformatics, 22 (6): 1603-1619
Henry, H. R. 1950. Discussion on "Diffusion of Submerged jets, "by Albertson, M. L. et al., Trans. Am. Society Civil Engrs, 115, 687.
Karami, S., Heidari, M. M. and Adib Rad, M. H. 2020. Investigation of Free Flow Under the Sluice Gate with the Sill Using Flow-3D Model. Iran J Sci Technol Trans Civ Eng, 44: 317–324, Doi: 10.1007/s40996-019-00310-x
Khalili Shayan. H. and Farhoudi, J. 2013. Effective Parameters for Calculating Discharge Coefficient of Sluice Gates. Flow Measurement and Instrumentation, 33: 96-105.
Negm, A. M. Alhamid, A.A. and El-Saiad, A. A. 1998. Submerged Flow Below Sluice Gate with sSill: Conference: Proceedings of International Conference on Hydro-Science and Engineering Hydro-Science and Engineering ICHE98, Advances in Hydro-Science and Engineering, Vol.III, Published on CD-Rom and A Booklet of Abstracts, 31 Aug.-3 Sep. 1998, Cottbus/Berlin, G.
Negm, A. M., Abdellateef, M. and Owais, T. 1993. Effect of Undergate Sill Crest Shape on the Supercritical Free Flow Characteristics, Proc. AEIC 93 Conference, 18. 21Dec. 1993. Cairo. pp .230-241.
Rajaratnam, N. 1977. Free Flow Immediately Below Sluice Gates: Journal of the Hydraulics Division, 103(4): 345-351.
Rajaratnam, N. and Subramanya, K. 1967. Flow Equation for the Sluice Gate. Journal of the Irrigation and Drainage Division, 93(3): 167-186.
Salmasi, F. and Abraham, J. 2020. Prediction of Discharge Coefficients for Sluice Gates Equipped with Different gGeometric Sills under the Gate Using Multiple non-linear Regression (MNLR). Journal of Hydrology, DOI: 10.1016/j.jhydrol.2020.125728
Salmasi, F., Nouri, M., Sihag, P. and Abraham, J. 2021. Application of SVM, ANN, GRNN, RF, GP and RT Models For Predicting Discharge Coefficients of Oblique Sluice Gates Using Experimental Data. Water Supply, 21 (1): 232-248.
Shivapur, A. V. and Shesha Prakash, M. N. 2005. Inclined Sluice Gate for Flow Measurement. ISH Journal of Hydraulic Engineering, 11 (1): 46-56.
Swamee, P. K. 1992. Sluice Gate Discharge Equations. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 118(1): 56-60.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار