بررسی تاثیر هد آب بر نحوه توزیع دبی بر روی تاج و رفتار خطوط جریان در سرریز کلیدپیانویی نامتقارن

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی دانشگاه محقق اردبیلی

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد

3 کارشناسی ارشد عمران-سازه‌های هیدرولیکی، رییس گروه تحقیقات کاربردی شرکت آب منطقه‌ای استان اردبیل

چکیده

در این تحقیق، نسبت‌های بهینه هندسی سرریز کلید پیانویی نامتقارن مد نظر قرار گرفته و با مدل‌سازی آزمایشگاهی و عددی به بررسی تأثیر افزایش هد آب بالادست بر نحوه توزیع جریان بر روی تاج سرریز کلید پیانویی پرداخته ‌شد. تاثیر ارتفاع نسبی بر راندمان سرریز کلید پیانویی با رویکرد افزایش عرض کلید واحد و ثابت نگه داشتن ارتفاع، بر راندمان سرریز، مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاکی از افزایش راندمان سرریز با کاهش ارتفاع نسبی است. از روابط تحلیلی موجود در مراجع، برای محاسبه دبی عبوری از سرریز بهینه هیدرولیکی به ازای هد آب بالادست و همچنین برای محاسبه ضریب دبی مدل آزمایشگاهی استفاده ‌شد. اختلاف ضرایب دبی آزمایشگاهی و مقادیر محاسباتی با روش تحلیلی موجود بالا بوده و دقت پایین روابط موجود را نشان می دهد. در این تحقیق روابط جدیدی برای تعیین ضریب دبی سرریز کلید پیانویی و سهم تاج کلید ورودی، تاج جانبی و تاج کلید خروجی از تخلیه جریان برحسـب نسبت هد بالادست آب به ارتـفاع سرریز کلید پیانویی نامتـقارن، با طرح هنـدسی بهینه، ارائه ‌شده و پس از مقایسه نتایج مدل جدید با نتایج آزمایشگاهی موجود، برتری آن نسبت به روابط تحلیل ارائه شده در مراجع نشان داده شد.

کلیدواژه‌ها


Crookston, B. M.; Anderson, R. M. and Tullis, B. P. (2018). “Free-flow discharge estimation method for Piano Key weir geometries”. Journal of Hydro-environment Research. 19, pp. 160-167.

Henderson, F. M. (1966). Open channel flow, Channel controls. MacMillan. United State of America.

Hirt, C. W. and Nichols, B. (2008). Flow-3D User’s Manual.  Flow Science Inc.

Javaheri, A.; Parvaneh, A. and Kabiri-Samani, A., (2015). “Experimental parametric study and design of Piano key weirs by O. Machiels, M. Pirotton, A. Pierre, B. Dewals And S. Erpicum, J. Hydraulic Res. 52 (3), 2014, 326–335”. Journal. Hydraulic Research. 53(4), pp. 543-545.

Laugier, F.; Vermeulen, F. and Lefebvre, V. (2013) "Overview of Piano Key Weirs experience developed at EDF during the past few years." Labyrinth and Piano Key weirs II. CRC press, London, United Kingdom.

Le Doucen, O.; Leite Ribeiro M.; Boillat, J.L.; Schleiss, A. and Laugier, F. (2009). “Etude paramétrique de la capacité des PK-Weirs”. Proceedings of Modèles physiques hydrauliques - outils indispensables du XXIe siècle. SHF, Lyon, France.

Leite Ribeiro, M.; Boillat, J.L. and Schleiss, A.J. (2011). Experimental parametric study for hydraulic design of PKWs. Labyrinth and piano key weirs-PKW 2011. CRC press, London, United Kingdom.

Leite Ribeiro, M.; Pfister, M. and Schleiss, A. J. (2013). Overview of Piano Key weir prototypes and scientific model investigations. Labyrinth and Piano Key Weirs II. CRC press, London, United Kingdom.

Leite Ribeiro, M.; Pfister, M.; Boillat, J. L.; Schleiss, A. and Laugier, F. (2012). “Piano Key Weirs as efficient spillway structure”. In Proceedings (on CD) of the 24th Congress of CIGB–ICOLD (No. EPFL-CONF-178314, pp. 176-186).

Lempérière, F.; Vigny, J.P. and Ouamane, A. (2011). General comments on Labyrinths and Piano Key Weirs: The past and present. Labyrinth and piano key weirs-PKW 2011. CRC press, London, United Kingdom.

Machiels, O. (2012). “Experimental study of the hydraulic behaviour of Piano Key Weirs”, Ph.D thesis, University of Liège, Liège.

Machiels, O.; Pirotton, M.; Pierre, A., Dewals, B. and Erpicum, S. (2014). “Experimental parametric study and design of Piano Key Weirs”. Journal of Hydraulic Research. 52:3, pp. 326-335.

Novak, P.; Guinot, V.; Jeffrey, A. and Reeve, D. E. (2010). “Hydraulic modelling: An introduction: Principles, methods and applications”. CRC Press, London, United Kingdom.

Ouamane, A.; Lempérière, F. (2006). “Design of a new economic shape of weir”. In proceedings of International Symposium on Dams in the Societies of the 21st Century. Barcelona, Spain.

Safarzadeh, A.; Noroozi, B. (2017). “3D hydrodynamics of trapezoidal piano key spillways”. International Journal of Civil Engineering. 15(1), pp. 89-101.

Technical Committee 3. (2014). “Piano Key Weirs Spillways”. Chapter 6, Hydraulics for Dams. ICOLD, Accessed 8 Septamber; http://www.vncold.vn/Modules/CMS/Upload/13/Science/150717/Chapter6PKWSpillways.pdf