هیدرودینامیک سه بعدی سرریزهای کلیدپیانویی انحنادار در پلان

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی

2 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های هیدرولیکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

در این مقاله، جریان سه بعدی سطح آزاد بر روی سرریزهای کلیدپیانویی انحنادار در پلان مدل‌سازی عددی شده و منحنی‌های عملکرد هیدرولیکی این نوع سرریزها به ازای پارامترهای مختلف هندسی و هیدرولیکی تعیین شده است. الگوی سه بعدی جریان حول مدل‌های مختلف از این نوع سرریزها تعیین شده و ضمن تحلیل هیدرودینامیکی، علت تفاوت عملکرد آنها با سرریزهای کلیدپیانویی مستطیلی و ذوزنقه‌ای بحث شده است. سرریزهای کلیدپیانویی انحنادار در پلان، الزاماً دارای کلیدهای ذوزنقه‌ای شکل بوده و مزایای سرریزهای ذوزنقه‌ای را به دلیل افزایش سطح کلید ورودی و بهبود میزان تخلیه جریان دارا می‌باشند. علاوه بر آن، پلان انحنادار با حالت تحدب به داخل مخزن منجر به حذف حالت کانالیزه جریان نزدیک شونده شده و از تمامی جهات، جریان بصورت عمود بر تاج سرریز تخلیه می‌شود. دو نکته ذکر شده منجر به افزایش قابل ملاحظه ضریب دبی سرریزهای کلیدپیانویی انحنادار می‌شود. با افزایش زاویه مرکزی سرریز، به علت کاهش استغراق موضعی، افزایش سطح کلیدهای ورودی و همچنین اصلاح الگوی جریان‌های عبوری از روی کلیدهای کناری، ظرفیت آبگذری سیستم افزایش می‌یابد. 

کلیدواژه‌ها


صفرزاده، ا. و نوروزی، ب. (1392-1). "مقایسه هیدرودینامیک سه‌بعدی سرریزهای کلیدپیانویی و کنگره‌ای مستطیلی"، کنفرانس بین‌المللی عمران، معماری و توسعه پایدار شهری، تبریز.

صفرزاده، ا. و نوروزی، ب. (1392-2). "بررسی عددی تأثیر دیوار جان‌پناه بر عملکرد هیدرولیکی سرریزکلیدپیانویی"، پنجمین کنفرانس مدیریت منابع آب، تهران.

صفرزاده، ا. و نوروزی، ب. (1392-3). "بررسی عددی تأثیر شکل هندسی پشت‌بند بر هیدرودینامیک سرریز کلیدپیانویی"، هشتمین کنگره ملّی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، بابل.

Anderson, R. M., (2011). Piano key weir head discharge relationships. M.S. thesis, Faculty of Hydraulic Structures. Utah State Univercity.

Anderson, R.M. and Tullis, B.P. (2012). "Comparison of piano key and rectangular labyrinth weir hydraulics". J. Hydraulic Eng. 138, pp. 358-361.

Hien, T.C., Son, H.T. and Khanh, M.H.T. (2006). "Results of some piano keys weir hydraulic model tests in Vietnam", Proc. of the 22nd Congress of ICOLD, Barcelona, Spain.

Kabiri-Samani, A.R. and Javaheri, A., (2012). "Discharge coefficient for free and submerged flow over the piano key weirs", J. Hydraulic Res. 50(1), pp. 114-120.

Laugier, F., (2007). "Design and construction of the first Piano Key Weir (PKW) spillway at the Goulours dam". Hydropower & Dams, 14 (5), pp. 94-101.

Lempérière, F., and Ouamane, A. (2003). "The piano keys weir: a new cost-effective solution for spillways". Hydropower & Dams, 7 (5), pp. 144-149.

Lempérière, F. and Jun, G., (2005). "Low cost increase of dams storage and flood mitigation: the piano keys weir". Proc. of 19th Congress of ICID, Beijing, China.

Leite Ribeiro, M., Bieri, M., Boillat, J.-L., Schleiss, A.J., Singhal, G. and Sharma, N. (2012a). "Discharge capacity of Piano Key Weirs". J. Hydraulic Eng. 138, pp. 199-203.

Leite Ribeiro, M., Pfister, M., Schleiss, A.J. and Boillat, J-L. (2012b). "Hydraulic design of A-type Piano Key Weirs". J. Hydraulic Res. 50(4), pp. 400-408.

Machiels, O., Erpicum, S., Archambeau, P., Dewals, B. and Pirotton, M. (2012). "Parapet wall effect on Piano Key Weirs efficiency". J. Irrig. Drain. Eng. 139(6), pp. 506-511.

Ouamane, A., and Lempérière, F., (2006). "Design of a new economic shape of weir". Proc. Int. Symp. Dams in the Societies of the 21st Century, Barcelona, Spain.

Pralong, J., Vermeulen, J., Blancher, B., Laugier, F., Erpicum, S., Machiels, O., Pirotton, M., Boillat, J.-L., Leite Ribeiro, M. and Schleiss, A. (2011). "A naming convention for the Piano Key Weirs geometrical parameters", Labyrinth and Piano Key Weirs - PKW 2011, CRC Press/ Balkema.

Ribeiro, M.L., Boillat, J.L., Schleiss, A., Laugier, F. and Albalat, C. (2007). "Rehabilitation of st-marc dam-experimental optimization of a piano key weir". Proc. of 32nd Congress of IAHR., Vince, Italy.
Roache, P.J. (1994). "Perspective: A method for uniform reporting of grid refinement studies". ASME Journal of Fluids Engineering. 116, pp. 405-413.

Schleis, A. (2011). Labyrinth and piano key weirs-PKW". CRC Press, Leiden, pp. 17-24.