نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

بررسی آزمایشگاهی آستانه استغراق فلوم‌های با گلوگاه ترکیبی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، مدیریت و مهندسی منابع آب، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران
2 گروه مهندسی آب، مرکز تحقیقات علوم آب و محیط زیست، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران
3 گروه مهندسی آب، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران
4 گروه مهندسی آب، مرکز تحقیقات علوم آب و محیط زیست، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران.
چکیده
فلوم یکی از سازه‌های متداول اندازه‌گیری آب در مجاری باز می‌باشد. یکی از اصول اندازه‌گیری جریان با استفاده از این سازه‌، مشخص بودن آزاد یا مستغرق بودن جریان عبوری از آن می‌باشد. هدف این تحقیق تعیین آستانه استغراق دو نوع فلوم با گلوگاه ترکیبی می‌باشد. آزمایش‌های این تحقیق در یک فلوم به طول، عرض و ارتفاع به‌ترتیب 20، 6/0 و 5/0 متر در آزمایشگاه هیدرولیک سازمان آب و برق خوزستان انجام شده است. برای این تحقیق 9 مدل فلوم با مقطع ذوزنقه‌ای-مستطیلی و 4 مدل فلوم با مقطع مثلثی-مستطیلی در دبی‌های مختلف مورد آزمایش قرار گرفته و در مجموع 271 آزمایش انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که با افزایش ارتفاع فلوم، حساسیت سازه به عمق پایاب کمتر می‌شود. همچنین مقایسه دو فلوم مختلف نشان می‌دهد که فلوم با مقطع مثلثی- مستطیلی در دبی‌های پایین حساسیت بیشتری به عمق پایاب داشته و زودتر مستغرق می‌شود و در دبی‌ها بالا فلوم ذوزنقه‌ای-مستطیلی زودتر مستغرق می‌شود. با استفاده از تحلیل ابعادی و اصل خود تشابهی ناقص و همچنین رگرسیون چند متغیره غیرخطی روابط تجربی مناسبی برای شاخص آستانه استغراق هر دو نوع فلوم ارائه شد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Aali, F. & Vatankhah, A.R. (2023). Experimental study of simple flumes with trapezoidal contraction. Flow Measurement and Instrumentation90, 102328, https://doi.org/10. 1016/j.flowmeasinst.2023.102328.
Aminpour, Y., Vatankhah, A.R. & Farhoudi, J. (2020). Experimental modeling of flumes with two semi-cylinder contractions (free and submerged flows). Flow Measurement and Instrumentation76, 101844, https://doi.org/10. 1016/j.flowmeasinst.2020.101844.
Azimi, A.H., Rajaratnam, N. & Zhu, D.Z. (2014). Submerged flows over rectangular weirs of finite crest length. Journal of Irrigation and Drainage Engineering140(5), https://doi.org/10.1061/ (ASCE)IR.1943-4774.0000728.
Barenblatt, G.I. (1987). Dimensional Analysis. CRC Press.
Bijankhan, M. & Ferro, V. (2019). Experimental study on triangular central baffle flume. Flow Measurement and Instrumentation70, 101641, https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2019.101641
Blaisdell, F.W. (1994). Results of Parshall flume tests. Journal of Irrigation and Drainage Engineering120(2), 278-291.
Carollo, F.G., Di Stefano, C., Ferro, V. & Pampalone, V. (2016). New stage-discharge equation for the SMBF flume. Journal of Irrigation and Drainage Engineering142(5), https://doi.org/10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0001 005.
Das, R., Nayek, M., Das, S., Dutta, P. & Mazumdar, A. (2017). Design and analysis of 0.127 m (5″) Cutthroat flume. Ain Shams Engineering Journal8(3), 295-303.
Fathi-moghaddam, M., Sadrabadi, M.T. & Rahmanshahi, M. (2018). Numerical simulation of the hydraulic performance of triangular and trapezoidal gabion weirs in free flow condition. Flow Measurement and Instrumentation62, 93-104.
Ferro, V. (2016). Simple flume with a central baffle. Flow Measurement and Instrumentation52, 53-56.
Fritz, H.M. & Hager, W.H. (1998). Hydraulics of embankment weirs. Journal of Hydraulic Engineering124(9), https://doi.org/10.1061/ (ASCE)0733-9429(1998)124:9(963).
Hager, W.H. & Schwalt, M. (1994). Broad-crested weir. Journal of Irrigation and Drainage Engineering120(1), 13-26.
Khastar-Borujeni, M. & Samadi-Borujeni, H. (2012). Hydraulic Flow Characteristics in Rotating Flume using the Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). Journal of Hydraulics7(2), 77-85. (In Persian)
Khosronejad, A., Herb, W., Sotiropoulos, F., Kang, S. & Yang, X. (2021). Assessment of Parshall flumes for discharge measurement of open-channel flows: A comparative numerical and field case study. Measurement167, 108292, https://doi.org/ 10.1016/j.measurement.2020.108292.
Kolavani, F.L., Bijankhan, M., Di Stefano, C., Ferro, V. & Mazdeh, A.M. (2018). Flow measurement using circular portable flume. Flow Measurement and Instrumentation62, 76-83.
Manekar, V.L., Porey, P.D. & Ingle, R.N. (2007). Discharge relation for cutthroat flume under free-flow condition. Journal of Irrigation and Drainage Engineering133(5), 495-499.
Parshall, R.L. (1950). Measuring water in irrigation channels with Parshall flumes and small weirs, PhD Thesis, Colorado State University.
Potter, M.C., Wiggert, D.C. & Ramadan, B.H. (2012). Mechanics of fluids SI version. Cengage learning.
Rahmanshahi, M. & Shafai Bejestan, M. (2020). Gene-expression programming approach for development of a mathematical model of energy dissipation on block ramps. Journal of Irrigation and Drainage Engineering146(2), https://doi.org/ 10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0001442.
Ramamurthy, A.S. & Tadayon, R. (2008). Numerical simulation of flows in cut-throat flumes. Journal of Irrigation and Drainage Engineering134(6), 857-860.
Saki, M.J., Taleb beydokhti, N., Vaseli, N. & Zand Parsa, S. (2016). Performance of Long Throated Flume and Modification of Broad Crested Weir to Improve the Measurement Accuracy. Journal of Hydraulics11(2), 33-42. (In Persian)
Samani, Z. & Magallanez, H. (2000). Simple flume for flow measurement in open channel. Journal of Irrigation and Drainage Engineering126(2), 127-129.
Skogerboe, G.V., Bennett, R.S. & Walker, W.R. (1972). Generalized discharge relations for cutthroat flumes. Journal of the Irrigation and Drainage Division98(4), 569-583.
Temeepattanapongsa, S., Merkley, G.P., Barfuss, S. L. & Smith, B.L. (2013). Generic free-flow rating for cutthroat flumes. Journal of Hydraulic Engineering139(7), 727-735.
Vatankhah, A.R. (2017). Discussion of “New Stage-Discharge Equation for the SMBF Flume” by Francesco Giuseppe Carollo, Costanza Di Stefano, Vito Ferro, and Vincenzo Pampalone. Journal of Irrigation and Drainage Engineering143(8), 07017011, https://doi.org/10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0001202.
Vatankhah, A.R. (2021). Discussion of “Cylindrical Central Baffle Flume for Flow Measurement in Open Channels” By Aniruddha D. Ghare, Ankur Kapoor, and Avinash M. Badar. Journal of Irrigation and Drainage Engineering147(7), https://doi.org/10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.000 1580.
Vatankhah, A.R. & Mahdavi, A. (2012). Simplified procedure for design of long-throated flumes and weirs. Flow Measurement and instrumentation26, 79-84.
Weber, R.C., Merkley, G.P., Skogerboe, G.V. & Torres, A.F. (2007). Improved calibration of Cutthroat flumes. Irrigation Science25, 361-373.
White, F.M. (1990). Fluid mechanics. New York.
Xiao, Y., Wang, W., Hu, X. & Zhou, Y. (2016). Experimental and numerical research on portable short-throat flume in the field. Flow Measurement and Instrumentation47, 54-61.
Yarahmadi, N. & Vatankhah, A. R. (2021). Experimental study on rectangular cut-throated flume: Effects of flume walls slopes and channel longitudinal slope. Flow Measurement and Instrumentation79, 101919, https://doi.org/10. 1016/j.flowmeasinst.2021.101919.

  • تاریخ دریافت 19 شهریور 1402
  • تاریخ بازنگری 13 دی 1402
  • تاریخ پذیرش 05 آبان 1402