پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 414 |
| تعداد مقالات | 5,478 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,010,641 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,299,938 |
شرایط جریان موجکی و ضریب دبی جریان در سرریزهای لبه‌پهن مستطیلی | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| دوره 54، شماره 1، فروردین 1401، صفحه 125-140 اصل مقاله (2.08 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2021.18314.6830 | ||
| نویسندگان | ||
| بهرام نورانی1؛ فرزین سلماسی* 2؛ هادی ارونقی2؛ فائزه رضایی2 | ||
| 1گروه مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران. | ||
| 2گروه مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران | ||
| چکیده | ||
| سرریزها یکی از انواع سازههای هیدرولیکی هستند که در سیستمهای انتقال آب به منظور اهداف خاصی مانند افزایش عمق جریان در بالادست سازه جهت آب‌گیری و یا اندازهگیری دبی جریان به کار گرفته میشوند. در این تحقیق به بررسی پارامترهای هیدرولیکی جریان و چگونگی وقوع جریان موجکی در سرریزهای لبه‌پهن مستطیلی به روش عددی با استفاده از روش حجم محدود (FVM) پرداخته شد و نتایج آن با روش آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که محدوده ضریب دبی برای دادههای آزمایشگاهی بین 321/0 تا 332/0 است و با استفاده از مدل عددی این محدوده بین 301/0 الی 354/0 میباشد. هم‌چنین مشاهده گردید که در صورتی که عدد فرود جریان در مقطعی که حداقل عمق در روی تاج (dmin) اتفاق میافتد، کمتر از مقدار 5/1 باشد (5/1>(Fr1، در بالای تاج سرریز موجکهایی به فرم سینوسی تشکیل میشود، که میتواند دقت در قرائت اشل را کاهش و باعث ایجاد خطا در برآورد دبی عبوری گردد. برای جلوگیری از وقوع جریان موجکی، عمق جریان نباید از حد معینی کمتر گردد. در تحقیق حاضر جریان موجکی در شرایطی که نسبت عمق آب روی تاج سرریز به طول تاج سرریز در جهت جریان بزرگ‌تر از 1/0 باشد (1/0 H/L)، مشاهده نشد. بنابراین میتوان گفت برقراری جریان موجکی در سرریزهای لبه‌پهن طولانی (1/0 H/L) مستعدتر از سرریزهای لبه‌پهن حقیقی (4/0 H/L 1/0) است. هم‌چنین با استفاده از روش رگرسیونی، رابطهای برای تعیین ضریب دبی سرریزهای لبه‌پهن حقیقی با دقت مناسب و بالا ارائه شد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| سرریز؛ لبه پهن حقیقی؛ ضریب دبی جریان؛ جریان موجکی؛ روش حجم محدود | ||
| موضوعات | ||
| سازه های هیدرولیکی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Undular Flow Conditions and Discharge Coefficients in Rectangular Broad-Crested Weirs | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Bahram Nourani1؛ Farzin Salmasi2؛ Hadi Arvanaghi2؛ Faezeh Rezaei2 | ||
| 1Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran | ||
| 2Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Weirs are common hydraulic structures that can be used in conveyance water canals for increasing the water depth upstream of turnouts or measurement of flow discharge. In this study, the effect of hydraulic parameters and creation conditions of undular flow in the broad-crested weirs were investigated numerically using the finite volume method and the results were evaluated by the experimental method of other researchers. Results indicated that discharge coefficients (Cd) for experimental data are between 0.321-0.332, whereas the Cd for numerical simulation (using ANSYS FLUENT) is between 0.301-0.354. Over the crest where the minimum water depth (dmin) happens, when Fr1 is less than 1.5 (Fr1<1.5), the creation of waves was observed. This type of flow is known as the undular flow. In this situation, measuring water depth over the broad crested weir is not easy and can introduce error for discharge estimation. For preventing of the undular flow, the flow depth cannot be less than a specified value. In this study, this limitation was observed for H/L > 0.1. Thus it can result that long broad-crested weirs (H/L<0.1) are more susceptible than the broad-crested weirs (0.1≤H/L<0.4) in the creation of the undular flows. Additionally, a regression equation for estimation of the Cd in the broad-crested weirs is proposed with reasonable accuracy. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Broad-crested weir, Discharge coefficient, Undular flow, Finite volume method | ||
| مراجع | ||
|
[1] A. Kabiri Samani, S. Bagheri, Design of channels and water conveyance structures, Arkan danesh, Esfahan, 2014 (In Persian). [2] J. Singer, Square-edged broad-crested weir as a flow measurement device, Water and Water Engrg, 68(6) (1964) 229-235. [3] A.J.M. Harrison, Some comments on the square-edged broad-crested weir, Water and Water Engrg, 68(11) (1964) 445-448. [4] A.D. Crabbe, Some hydraulic features of the square-edged broad-crested weir, Water and Water Engrg, 78(10) (1974) 354-358. [5] A.S. Ramamurthy, U.S. Tim, M.V.J. Rao, Characteristics of square-edged round-nosed broad-crested weirs, J. Irrig. and Drain. Engrg, ASCE, 114(1) (1988) 61-73. [6] J. Farhoudi, H. Shah Alami, Slope effect on discharge efficiency in rectangular broad crested weir with sloped upstream face, Int. J. Civ. Eng., 3 (2005) 58–65. [7] A.H. Azimi, N. Rajaratnam, M. David Z Zhu, Submerged Flows over Rectangular Weirs of Finite Crest Length, J. Irrig. Drain Eng., 140(5) (2014). [8] O. Simsek, M. Sami Akoz, N. Goksu Soydan, Numerical validation of open channel flow over a curvilinear broad-crested weir, Progress in Computational Fluid Dynamics, 16(6) (2016) 6364-6378. [9] A.M. Shaymaa, Al-Hashimi., Huda M M., M.K. Rasul, N.N. Thameen, A.A.-A. Nadhir, Flow over broad-crested weirs: Comparison of 2D and 3D Models, Journal of Civil Engineering and Architecture, 11 (2017) 769-779. [10] J. Lei, M. D., S. Haomiao, R. Yu, Numerical modeling of flow over a rectangular broad-crested weir with a sloped upstream face, Water, 10. (2018) (11) [11] M.R. Madadi, D. Farsadizadeh, A. Hosseinzadeh Dalir, Effective parameters on formation of Undular Flow on the broad-crested weirs, Journal of Water and Soil 26 (6) (2013) 1428-1439 (in persian). [12] J. Mohammadzadeh-Habili, M. Heidarpour, A. Haghiabi, Comparison the hydraulic characteristics of finite crest length weir with quarter-circular crested weir, Flow Measurement and Instrumentation 52 (2016) 77-82. [13] B. Nourani, R. Norouzi, F. Rezaei, F. Salmasi, Investigation the stage- discharge relationship and discharge doefficient in sharp-crested weirs with triangular shape in plan, Amirkabir Journal of Civil Engineering, (2019) (In Persian). [14] B. Nourani, H. Arvanaghi, F. Salmasi, A novel approach for estimation of discharge coefficient in broad-crested weirs based on Harris Hawks Optimization algorithm, Flow Measurement and Instrumentation, 79(101916) (2021). [15] P. Varjavand, D. D Farsadizadeh, P. Khosravinia , Z. Rafieey, Simulation of flow over cylinderical weirs using fluent model and comporision with expermental data, Soil and Water Science, 20(1(2)) (2009) (in persian). [16] W.H. Hager, M. Schwalt, Broad-crested weir, J. Irrig. Drain. Eng., 120(1) (1994) 13-26. [17] C.W. Hirt, B.D. Nichols, Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries, J. Comput. Phys, 39 (1981) 201–225. [18] Anonymous, ANSYS FLUENT Tutorial Guide, (2015). [19] R.N. Govinda, D. Moralindhar, Discharge characteristics of weirs of finite crest width, La Houille Blanch, 18(5) (1963) 537-545. [20] H. Chanson, Hydraulics of open channel flow, 2nd Edition, 2004. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 975 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 948 |
||