بررسی آزمایشگاهی تأثیر آستانه غیر هم‌عرض با هندسه متفاوت بر الگوی جریان وضریب‌دبی دریچه‌کشویی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 استاد گروه عمران، دانشکده فنی ومهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

2 دانش آموخته دکتری، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

چکیده

هدف از تحقیق حاضر بررسی تأثیر اشکال هندسی و عرض‌های مختلف آستانه بر ضریب‌دبی دریچه‌کشویی عمودی به‌صورت آزمایشگاهی است. در این راستا، آستانه‌های استوانه‌ای، نیم‌استوانه‌ای، هرمی و مکعب‌مستطیلی در عرض‌های مختلف 5، 7.5، 10، 15 و 20 سانتی‌متر مورد بررسی قرار گرفت. میزان بازشدگی دریچه در تمام آزمایش‌ها ثابت و برابر 4 سانتی‌متر تنظیم شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که حضور آستانه در هندسه‌های متفاوت، الگوی جریان عبوری از زیر دریچه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. همچنین استفاده از آستانه‌های غیرهم‌عرض در زیر دریچه، باعث شکستگی خطوط جریان عبوری می‌گردد. به‌طوری‌که با پیشروی به سمت پایین‌دست، جریان‌های v شکل تشکیل می‌گردد. بررسی ضریب‌دبی نشان داد که حداقل افزایش آن در آستانه با هندسه مکعب‌مستطیلی و حداکثر مقدار آن به آستانه با هندسه نیم‌استوانه‌ای مربوط می‌شود. آستانه‌های مذکور در کم‌ترین عرض (b=5 cm)، به طور میانگین ضریب‌دبی را حداقل 1.6 و حداکثر 6.5 درصد نسبت به حالت بدون آستانه افزایش دادند. این درحالی است که با افزایش عرض آستانه به 20 سانتی‌متر، مقادیر ذکر شده به‌ترتیب به 12.1و 19.1 درصد افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها


Ashkan, F., Daneshfaraz, R., Ghaffarinik, A., Gahramanzadeh, A. and Minaei, O. (2019). Numerical investigation of the successive sluice gates performance in regulating flow rate through channels using flow-3D software. J. Water and Soil Science. 29(4), 85-96. (In Persian)
Barghi Khezerloo, A., Khalili Shayan, H., Farhoudi, J. and Vatankhah, A. (2016). Developing a new method for estimating discharge coefficient of sluice gates under free and submerged flow conditions. J. Water and soil science. 26(4.1), 207-221. (In Persian)
Daneshfaraz, R., Ghahramanzadeh, A. and Ghaderi, A. (2016). Investigation of the Effect of Edge Shape on Characteristics of Flow Under Vertical Gates. J. American water works association. 108(8), E425- E432.
Daneshfaraz, R., Majedi Asl, M., Razmi, S., Norouzi, R. and Abraham, J. (2020). Experimental investigation of the effect of dual horizontal screens on the hydraulic performance of a vertical drop. J. Environmental Science and Technology. 17(5), 2927–2936.
Daneshfaraz, R., Norouzi, R., Ebadzadeh, P. and  Abbaszadeh, H. (2021a). Numerical investigation on effective parameters on hydraulic flows in a sluice gate with sill on free-flow condition. J. Environment and Water Engineering. doi: 10.22034/jewe.2021.295538.1596
Daneshfaraz, R., Norouzi, R. and Abbaszadeh, H. (2021b). Numerical investigation on effective parameters on hydraulic flows in chimney proportional weirs. Iranian Journal of Soil and Water Research. doi: 10.22059/ijswr.2021.322751. 668944. (In Persian)
Daneshfaraz, R., Sadeghfam, S. and Hasanniya, V.    (2019). Experimental investigation of energy dissipation in vertical drops equipped with a horizontal screen under supercritical flow, Iranian Journal of Soil and Water Research 50(6), 1421-1436. (In Persian)
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. doi: 10.22055/ jhs.2022.39208.1196.
Daneshfaraz, R., Norouzi, R. and Abbaszadeh, H. (2022). Experimental Investigation of Hydraulic Parameters of Flow in Sluice Gates with Different Openings. Environment and Water Engineering, doi: 10.22034/jewe.2022.321259.1700.
Golmohammadi, M.H. and Beyrami, M.K. (2011). Estimation of discharge for free flow under sluice and radial gates. J. Water and wastewater. 22(78), 94- 101. (In Persian)
Ilkhanipour Zeinali, R., Mousavi Jahromi, H., Kashefipour Dezfouli, M. and Fathi Mogaddam, M. (2015). Influence of gate plate slope on hydraulic characteristics of sluice gates. J. water and soil resources conservation. 4(4), 1-10. (In Persian)
Jalil, S., Serhan, S. and Subhi Ibrahim, S. (2016). Effect of prismatic sill on the performance of free flow under sluice gate. J. University of Zhako. 4(A)(1), 150-158.
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. J. Iran Sci Technol Trans Civ Eng. 44, 317–324, Doi: 10.1007/s40996-019-00310-x.
Khalili Shayan, H., Farhodi, J. and Roshan, R. (2014). Estimation of flow discharge under the sluice and radial gates based on contraction coefficient. J. Science and Technology Transactions of Civil Engineering. 38(C2), 449-463.
Rezavand, N. (2018). Numerical Investigation of the Effect of Sill Height and Shape on the Flow Pattern of the Gates. Master of Science. University of Tabriz, Tabriz, Iran. 104 p.
Shivapur, A.V. and Sesha Prakash, M.N. (2005). Incined sluice gate for free measurement. ISH J. Hydraulic Engineering. 11(1), 46- 56.
Salmasi, F. and Norouzi, R. (2020). Investigation of different geometric shapes of sills on the discharge coefficient of a vertical sluice gate. J. Amirkabir Civil Engineering. 5(2), 1-3. (In Persian)