بررسی آزمایشگاهی عملکرد هیدرولیکی سرریزهای پلکانی قوس محور متأثر از تغییرات شیب کانال ترانزیشن پایین‌دست

Abstract

سابقه و هدف: هدف از طراحی مستهلک کننده‌های انرژی، مستهلک کردن بخشی از انرژی جنبشی جریان به منظور جلوگیری از تخریب و ایجاد حفره در زیر سرریزها، شوت‌ها و دریچه‌ها می‌باشد. اگر چه تحقیقات متعددی در این زمینه انجام شده است، اما بررسی‌ها حاکی از آن است با وجود این تحقیقات متعدد، هیدرولیک جریان سرریزهای پلکانی قوس محور متأثر از تغییرات شیب کانال ترانزیشن پایین‌دست تا کنون مورد توجه قرار نگرفته و تحقیقی بر روی آن انجام نشده است به همین دلیل هیدرولیک این نوع خاص سرریز تاکنون ناشناخته مانده است، لذا در این تحقیق سرریز پلکانی قوس محور با دیواره‌های هادی متقارب تحت تأثیر تغییرات شیب ترانزیشن مورد آزمایش واقع شده است.مواد و روش‌ها: این پژوهش با هدف بررسی آزمایشگاهی عملکرد هیدرولیکی سرریزهای پلکانی قوس محور تحت تأثیر تغییرات شیب کانال ترانزیشن انجام شده است. آزمایشات در یک فلوم مستطیلی به طول 15 متر، ارتفاع 1 متر و عرض 1 متر انجام شد. آزمایش‌ها به ازای دبی‌های مختلف بین 15/0 تا 01/2 برابر دبی طراحی انجام گردید و مدل فیزیکی ساخته شده تحت 4 شیب کانال ترانزیشن پایین‌دست (m) شامل 1:27، 1:30، 1:33و 0 مورد آزمایش قرار گرفت. یافته‌ها: آزمایشات نشان داد که در سرریزهای پلکانی قوس محور تحت اثر تغییرات شیب کانال ترانزیشن پایین‌دست (m) با کاهش شیب ترانزیشن، ظرفیت تخلیه سرریز به ازای بالاترین هد مجاز بیشتر خواهد شد. همچنین در بازه 7/0 H/H_d < مقدار ضریب دبی در مدل فیزیکی پلکانی در کلیه شیب‌ها کمتر از مدل صافUSBR مشاهده گردید. در بازه 3/1<H/H_d < 7/0 این مقدار با ضریب آبگذری سرریز USBR تطابق دارد، اما با افزایش بار آبی کل، درتمامی شیب ترانزیش‌ها، به‌دلیل استغراق سرریز، نمودار ضریب دبی روند کاهشی به خود گرفته و کاهش کارایی سرریز نسبت به سرریز اوجی استاندارد USBR مشاهده می‌شود. علاوه بر این، آزمایشات نشان داد، مدل-های با شیب‌ کانال ترانزیشن 0m= و1:33 m=، تنها مدل‌هایی می‌باشند که توان عبور حداکثر دبی سیلاب محمتل را در حداکثر ارتفاع مجاز (m5) دارا می‌باشد و از آنجایی‌که شیب‌ کانال گذار 1:33m= دارای ابعاد هندسی کوچکتری در کانال پایین‌دست در مقایسه با شیب‌ کانال گذار 0 m= می‌باشد، بنابراین این شیب می‌تواند بعنوان مناسب‌ترین شیب ترانزیشن در کانال پایین‌دست معرفی گردد.نتیجه‌گیری: نتایج کمی وکیفی تحقیق حاضر بصورت زیر خلاصه می‌گردد.1-در سرریزهای پلکانی قوس محور با افزایش بار آبی بالادست، ضریب دبی به‌ازای تمامی شیب ترانزیشن‌ها افزایش می‌یابد و نیز تا هنگامی که سرریز در محدوه جریان‌های بحرانی و فوق بحرانی قرار دارد، تغییرات سیب ترانزیشن تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر ضریب دبی ندارد. علیرغم این، وقتی سرریز مستغرق می‌گردد، تفاوت در ضریب دبی نمایان می‌شود که می‌تواند بخاطر استغراق موضعی در پایاب باشد. 2- استهلاک انرژی با افزایش دبی کاهش می‌یابد، اما مدل‌ها با مقادیر شیب ترانزیشن کوچکتر انرژی بیشتری را در دبی‌های بالاتر مستهلک می‌کنند. 3- مدل‌ با شیب‌ کانال ترانزیشن 1:33m= که توان عبور حداکثر دبی سیلاب محمتل را در حداکثر ارتفاع مجاز (m5) دارا می‌باشد می‌تواند بعنوان مناسب‌ترین شیب ترانزیشن در کانال پایین‌دست معرفی گردد.

Keywords

• سرریز پلکانی
• عملکرد هیدرولیکی
• کانال تبدیل
• قوس محوری
• مدل فیزیکی