بررسی آزمایشگاهی ضریب تخلیه‌ی سرریز جانبی کلید پیانویی در مقطع 45 درجه‌ی کانال قوسی

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 3، دوره 13، شماره 46، آبان 1399، صفحه 29-44   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

بابک قبادی^{* 1}؛ مجتبی صانعی²

¹دانشجوی کارشناسی‌ ارشد مهندسی عمران – مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده‌ی فنی و مهندسی، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایران

²دانشیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

تاریخ دریافت: 31 اردیبهشت 1397،  تاریخ بازنگری: 06 آذر 1398،  تاریخ پذیرش: 12 آبان 1399 

چکیده

نوع جدیدی از سرریزهای تاج طولانی سرریزهای کلیدپیانویی هستند که به مخزن این امکان را می­دهند تا با تراز بالاتری اجرا شوند. کاربرد سرریز کلیدپیانویی به عنوان سرریز جانبی امکان تخلیه بیشتری را فراهم می­آورد که در کانال­های قوسی شکل، به علت شکل هندسی کانال و تاثیر نیروی گریز از مرکز بر جریان، این موضوع مورد توجه بیشتری قرار می­گیرد. این پژوهش با بررسی آزمایشگاهی سرریز جانبی کلیدپیانویی تیپ B در مقطع 45 درجه کانال قوسی شکل، روند تغییرات جریان و ضریب دبی این سرریزها را مورد بررسی قرار داده است. آزمایش­ها در بازه مشخصی از تغییر پارامترهای هندسی و هیدرولیکی صورت گرفت و تاثیر هریک از پارامترهای بی­بعد بر جریان مشخص شد. شایان ذکر است که تمامی آزمایش­ها با سرریز لبه تیز مستطیلی مقایسه شده است. از نتایج این پژوهش می­توان به بالا بودن ضریب دبی سرریز جانبی کلیدپیانویی نسبت به سرریز جانبی مستطیلی اشاره کرد. همچنین پارامترهای L/b و Fr تاثیر به سزایی بر عملکرد سرریز جانبی کلیدپیانویی در مقطع 45 درجه کانال قوسی داشته است. از دیگر نتایج به دست آمده، شکل جریان در ابتدا تا انتهای سرریز جانبی کلیدپیانویی است که ارتفاع سطح جریان، در ابتدای سرریز افت چشم­گیری داشته و در نهایت به ارتفاع اولیه خود باز می­گردد که این موضوع در هدهای بالاتر با تغییرات کمتری همراه بوده است. این تغییر شکل­ها هنگام استفاده از سرریز جانبی لبه­تیز مستطیلی، به مراتب کمتر بوده است. در پایان نتایج تاثیر تغییرات پارامتر (h1-P)/P بر ضریب تخلیه سرریز جانبی کلیدپیانویی در کانال قوسی با سرریز جانبی کلیدپیانویی در کانال مستقیم که پیش­تر مورد ارزیابی قرار گرفته بوده است، مقایسه شد که در شرایط مساوی (5 (L/W:، پارامتر (h1-P)/P در کانال قوسی، به علت نیروی گریز از مرکز تاثیر بیشتری بر ضریب تخلیه سرریز داشته است.

کلیدواژه‌ها

سرریز کلیدپیانویی؛ سرریز جانبی؛ کانال قوسی شکل؛ ضریب تخلیه؛ سرریز مستطیلی لبه‌تیز

عنوان مقاله [English]

Experimental study of discharge Coefficient of Piano Key Side Weir in 45-Degree Sector of a curved channel

نویسندگان [English]

Babak Ghobadi¹؛ Mojtaba Saneie²

¹M.Sc. Student, Water and Hydraulic Structures, Civil Engineering Department, University of Science & Culture, Tehran, Iran.

²Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.

چکیده [English]

A new type of Long-crested weirs is Piano Key weir that allows the reservoir to run at a higher level. The use of a Piano Key weir as side weir allows for more drainage, due to the geometric shape of the channel and the impact of centrifugal force on the flow, in a channel having longitudinal curvature. This research, examine the Changing of flow pattern and discharge coefficient of a Type-B Piano Key weir in 45-degree sector of a channel having longitudinal curvature by Experimental investigation. Experiments were carried out in a certain range of changes in geometric and hydraulic parameters, and the effect of each of the dimensionless parameters on the flow was determined. It is worth noting that all experiments with rectangular sharp-crested weirs have been compared. The result of this study is the high discharge coefficient of Piano Key side weir relative to the rectangular sharp-crested weir. Also, the L/b and Froude number parameters have a significant impact on the performance of the Piano Key side weir in 45-degree sector of a channel having longitudinal curvature. From other results of this research is the flow pattern that from beginning to end of the Piano Key side weir that height of the surface of the flow dropping dramatically at beginning of the weir, and eventually reaching its initial level, which is associated with lower variations in the higher heads. These deformations have been much lower when used with rectangular sharp-crested weirs.

کلیدواژه‌ها [English]

piano key weir, curved channel, discharge coefficient, side weir, experimental investigation

مراجع

1)        Gholami, A., Akbar Akhtari, A., Minatour, Y., Bonakdari, H., & Javadi, A. A. 2014. Experimental and numerical study on velocity fields and water surface profile in a strongly-curved 90 open channelbend. Engineering Applications of omputational Fluid Mechanics, 8(3), 447-461.

 

2)        Shamshirband, S., Bonakdari, H., Zaji, A. H., Petkovic, D., & Motamedi, S. 2016. Improved side weir discharge coefficient modeling by adaptive neuro-fuzzy methodology. KSCE Journal of Civil Engineering, 20(7), 2999-3005.

3)        Emiroglu, M. E., Kaya, N., & Agaccioglu, H. 2009. Discharge capacity of labyrinth side weir located on a straight channel. Journal of irrigation and drainage engineering, 136(1), 37-46.

4)        Pralong, J., Vermeulen, J., Blancher, B., Laugier, F., Erpicum, S., Machiels, O., Pirotton, M., Boillat, J. L., Leite Ribeiro, M. and A. J. Schleiss. 2011. A naming convention for the Piano Key weirs geometrical parameters. Proceeding of international conference on Labyrinth and Piano Key weirs, Liège B, 271-278. CRC Press.

5)        A.R. Afzalian and J. Ahadiyan. 2014. Piano key weir with sloped parapet wall, Journal of Irrigation Science & Engineering (in Persian)

6)        Lempérière, F., and Ouamane, A., 2003. The Piano Keys weir: a new cost-effective solution for spillways, Int.J. Hydropower and Dams, Vol. 10, No.5, PP.144-149.

7)        M. Karimi, J. Attari, M. Saneie, M.R. Jalili Ghazizadeh. 2017. Experimental study of discharge coefficient of a Piano Key Side Weir, in: Proc. 3nd Int. Work.  Labyrinth Piano Key Weirs, Vietnam, pp. 109–116.

8)        M. Karimi, J. Attari, M. Saneie, M.R. Jalili Ghazizadeh. 2018. Side Weir Flow Characteristics: Comparison of Piano Key, Labyrinth, and Linear Types, J. Hydraul. Eng. 144, 4018075. doi: 10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001539.

9)        Kabiri-Samani, A.; Javaheri, A. 2012. Discharge coefficients for free and submerged flow over Piano Key weirs. Journal of Hydraulic Research, 50(1), 114-120.

10)     A. Saghari, K. Hosseini, M. Sanei. 2019. Experimental study of trapezoidal piano key side weirs in a curved channel, Flow Measurement and Instrumentation,https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2019.101640.