مطالعه آزمایشگاهی و عددی جریان در سرریز کلید‌پیانویی با دماغه بالادست و تاج نیم دایره در دهانه خروجی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشگاه تربیت مدرس

2 استاد هیدرولیک، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست و پژوهشکده مهندسی آب، دانشگاه تربیت مدرس تهران

چکیده

جدیدترین نوع از سرریزهای غیرخطی سرریزهای کلید‌پیانویی هستند. مطالعات اولیه نشان داد این سریز دبی را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد، ساختاری به نسبت ساده دارد و سازه ای اقتصادی است. در طی سالیان گذشته پژوهش‌های مختلفی برای بررسی عوامل موثر بر آبگذری و بهینه‌سازی این نوع سرریز‌ها انجام شده است. در این پژوهش با اعمال تغییراتی از جمله ایجاد دماغه در دهانه ورودی سرریز و استفاده از تاج نیم دایره در دهانه خروجی سرریز کلید‌پیانویی نوع A، عملکرد آن به صورت مدل سازی عددی بوسیله نرم افزار Flow- 3D بررسی شد. برای صحت سنجی مدل عددی، از نتایج آزمایش‌ فیزیکی استفاده شد. تاثیر هر یک از تغییرات اعمال شده در سرریز کلید‌پیانویی نوع A بر ضریب آبگذری به صورت جداگانه نسبت به حالت ساده سرریز کلید‌پیانویی نوع A بررسی شد. نتایج نشان داد تاثیر همزمان این دو تغییر در سرریز کلیدپیانویی، سبب افزایش ضریب آبگذری در حدود 12 درصد می‌شود. این تغییرات در سرریز کلیدپیانویی با اصلاح خطوط جریان و هدایت بهتر جریان، باعث بهبود شرایط هیدرولیکی سرریز شده و جایگزین مناسبی برای کلید‌پیانویی نوع A است.

کلیدواژه‌ها


Blancher, B., Montarros, F. and Laugier, F. (2011). Hydraulic comparison between Piano KeyWeirs and labyrinth spillways, Labyrinth and Piano Key Weirs-I PKW2011, Belgium.
Tullis, B.P. (2013). Comparison of Piano KeyWeirs with labyrinth and gated spillways: Hydraulics, cost, constructability and operations, Labyrinth and Piano Key Weirs-II PKW2013., London.
Silvestri, A. and Archambeau, P. (2013). Comparative analysis of the energy dissipation on a stepped spillway downstream of a Piano KeyWeir, Labyrinth and Piano Key Weirs-II PKW2013, London.
Ghodsian, M., Amanian, N. and Marashi Shooshtari, S.A. (2001). Discharge coefficient of semicircular labyrinth weirs. Journal of Amirkabir University of Technology, 49(13), 76-83.
Lempérière, F. and Ouamane, A. (2003). The Piano Keys weir: a new cost-effective solution for spillways. Int. J. Hydropower and Dams. 10(5), 144-149
Crookston, B.M., Paxson, G.S. and Savage, B.M. (2012). Hydraulic performance of Labyrinth Weirs for high headwater ratios. In Proceedings of 4th IAHR International Symposium on Hydraulic Structures., Portugal.
Ouamane, A. (2013). Improvement of labyrinth weirs shape. Labyrinth and Piano Key Weirs-II PKW2013., London.
Machiels, O., Erpicum, S., Pirotton, M., Dewals, B. and Archambeau. P. (2012). Experimental analysis of PKW hydraulic performance and geometric parameters optimum. Proceedings of International Workshop on Piano Key Weir for In-stream Storage and Dam Safety, India.
Cicero, G.M. and Delisle, J.R. (2013). Effects of the crest shape on the discharge efficiency of a type A Piano Key weir. Labyrinth and Piano Key Weirs-II PKW2013, London.
Ahadian, J. and Afzalian, A. (2016). Effect of    Piers Geometric on the Hydraulic Properties of Piano Key weirs. Journal of Water and Soil Conservation Research. 23(2), 267-277. (In Persian.
Safarzadeh, A. and Noroozi, B. (2014). Three dimensional hydrodynamics of piano key weir with Curved Plan, Journal of Hydraulics, 9(3), 61-79.  (In Persian)
Bremer, F. and Oertel, M. (2017). Numerical investigation of wall thickness influence on Piano Key Weir discharge coefficients: A preliminary study. Labyrinth and Piano Key Weirs III – PKW 2017., 101-10, Vietnam.
Ghodsian, M. and Ehsanifar, A. (2020). Numerical Study of Two-Phase Flow (air and water) in Type A Piano Key weir. 18th Iranian hydraulic conference., Tehran. (In Persian)
Farhoudi, M., Salehi Neyshabouri, S.A.A. and Safarzadeh, A. (2017). Two phase numerical simulations of flow pattern in three sided spillways, considering scale effect, Modares civil engineering journal, 7(4), 127-140. (In Persian)
Ghanbari, R. and Heidarnejad, M. (2020). Experimental and numerical analysis of flow hydraulics in triangular and rectangular piano key weirs, Water science, 1110-4929, 1-6.
Anderson, R.M. and Tullis, B.P. (2013). Piano key weir hydraulics and labyrinth weir comparison. Journal of Irrigation and Discharge Engineering, 139(3), 246–253.
Ghodsian, M. and Ehsanifar, A. (2020). Experimental investigation of flow over piano key weir with rectangular, triangular and trapezoidal plans. 18th Iranian hydraulic conference, Tehran. (In Persian)