بررسی آزمایشگاهی تاثیر شیب دیواره بر ضریب دبی سرریزهای کنگره‌ای ذوزنقهای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

2 استاد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه

3 دانشجوی کارشناسی ارشد عمران آب گروه مهندسی عمران دانشگاه مراغه

10.22059/ijswr.2022.336840.669176

چکیده

 
از مزایای سرریزهای کنگره‌ای می‌توان به بالا بودن ضریب آبدهی سرریز و پایین بودن نوسانات آب هنگام عبور جریان از روی تاج سرریز اشاره کرد. در این تحقیق ضریب دبی عبوری با تغییر هندسه سرریز از لحاظ تغییر شیب دیواره‌ و تغییر طول دماغه در بالادست و پایین­دست هر سیکل از سرریز کنگره‌ای ذوزنقه‌ای موردبررسی قرار گرفته‌است. در مجموع 135 آزمایش بر روی 9 مدل فیزیکی در تنگ شوندگی 80 سانتی‌متری انجام شده‌است. تمامی مدل‌ها با مدل شاهد (سرریز کنگره ای نرمال) (80A) مورد مقایسه قرار گرفته‌است. نتایج نشان داد سرریز کنگره‌ای ذوزنقه‌ای با دماغه بالادست 5 سانتی‌متر با شیب دیواره 10 درجه به صورت همگرایی (U10A) از ضریب دبی و کارایی بالاتری نسبت به مدل بدون شیب دیواره برخوردار است. اختلاف آنها در حالت حداکثر، بیشتر از 12 درصد می‌باشد. همچنین مدل سرریز کنگره‌ای ذوزنقه‌ای با دماغه بالادست 8 سانتی متر با زاویه شیب دیواره 10 درجه به صورت واگرایی(D10A) و نسبت  پایین­تر از 37/0 از عملکرد بالاتری نسبت به مدل 80A برخوردار است و با افزایش این نسبت و افزایش دبی، برتری آن کاهش می‌یابد. این تحقیق نشان داد که با تغییر 10درجه‌ای در شیب دیواره‌ها عملکرد سرریز کنگره‌ای ذوزنقه‌ای نسبت به حالت بدون شیب دیواره افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental study of the effect of wall slope on the discharge coefficient of labyrinth weirs

نویسندگان [English]

  • Mahdi Majedi Asl 1
  • Rasoul Daneshfaraz 2
  • meysam Shahbazi Marsa 3
1 Associte Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
2 Professor , Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Iran.
3 M.Sc. Student. Water and hydraulic structures, Univ. of Maragheh, Iran
چکیده [English]

The advantages of labyrinth weirs include high discharge coeficient and low water fluctuations, when flowing through the weir. The main objective of the present study is to experimentally investigate the variations of labyrinth weirs discharge coefficient (Cd) through altering the geometric parameters as the wall slope and the length of upstream and downstream apexes of each cycle. A total of 135 experiments were performed on 9 physical models in contracted canal (20 cm on each side). All models have been compared with the control sample (normal labyrinth weir,80A). The results showed that the trapezoidal labyrinth weir with an upstream apex of 5 cm with a wall slope of 10 degrees in the state of convergence (U10A) has a higher discharge coefficient and efficiency than the model without a wall slope. Their maximum difference is more than 12%. Also, the trapozidal labyrinth weir with an upstream apex of 8 cm with a wall slope of 10 degrees in the state of divergence (D10A) at the ratio of ht/p lower than 0.37, has a higher performance than the 80A model. By increasing this ratio and discharge, its superiority decreases. Finally, the results showed that by changing the slope of the walls by 10 degrees, the performance of the trapezoidal labyrinth weir increases compared to the non-sloping walls (verticall walls).

کلیدواژه‌ها [English]

  • labyrinth
  • weirs
  • slope
  • trapezoidal
  • convergence
ASCE. (2000). Hydraulic modeling: Concepts and practice. Manual 97, American Society of Civil Engineering, Reston, Va, United States.
Azarpeyvand, H., & Emadi, A., & Sedghi Asl, M. (2019). an experimental study of the discharge of the length increase effect on the composite trapezoidal labyrinth spillway. water and soil science (journal of science and technology of agriculture and natural resources), 23(1), 405-418. https://www.sid.ir/en/journal/viewpaper.aspx?id=774890
Darvas, L.A. (1971). Discussion of ‘Performance and design of labyrinth weirs,’ by Hay and Taylor”, American Society of Civil Engineering, Journal of Hydraulic Engineering, 97(80), 1246-1251.
Gentilini, B.(1940). Stramazzi con cresta a planta obliqua e a zig-zag. Memorie Studi dell Instituto di Idraulica e Construzioni Idrauliche del Regil Politecnico di Milano, No. 48 (in Italian)
Goodarzi, M., & Ghodsian, M., & Mehraein, M. (2017). Yhe effect of downstream wall slope of curved labyrinth spillways on discharge coefficient. journal of civil engineering (journal of school of engineering), 30(1), 1-12. https://www.sid.ir/en/journal/viewpaper.aspx?id=569892
Taylor, G. (1968). The performance of labyrinth weirs. Ph.D. thesis, University of Nottingham, Nottingham, England
Hay, N. and Taylor, G. (1970). Performance and design of labyrinth weirs. Journal of Hydraulic Engineering Engrg, ASCE, 96(11), 2337-2357.
Henderson, FM. (1966). open channel flow. Macmillan, New York, USA.
Jafari nadoshan, e.(2010). Investing on Discharge Coefficient of Labyrinth spillway Using CFD Method and Optimization of its Geometry Applying ANFIS and Genetic Algorithms. M.Sc. Thesis, University of Sistan and Baluchestan. (In Farsi) 
Khode, B.V. Tembhurkar, A.R. Porey, P.D. Ingle, R.N. (2012). Experimental Studies on Flow over Labyrinth Weir. American Society of Civil Engineering, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 138(6), 548-552.
Rezaee, M., & Emadi, A., & Aqajani Mazandarani, Q. (2016). Experimental study of rectangular labyrinth weir. journal of water and soil (agricultural sciences and technology), 29(6), 1438-1446. https://www.sid.ir/en/journal/viewpaper.aspx?id=549849
Roushangar, K. and Alami, M. and Shiri, J. and Majedi Asl, M. (2018). Evaluation Effect of Changing the Cycle Arc Angle on Discharge Coefficient of Arced Labyrinth and Arced Piano Key Weirs. Iranian Journal of Soil and Water Research, 49(2), 341-351. (In Farsi)
Samadi Garehveran, S., & Farsadizadeh, D., & Hosseinzadeh Dalir, A. (2019). Experimental Investigation of Effects of Piles on Hydraulic Performance and Discharge Coefficient of Semi-Circular Labyrinth Side Weir with One Cycle. Irrigation and Drainage Structures Engineering Research, 20(74), 13-26. https://www.sid.ir/en/journal/ViewPaper.aspx?id=788413
Sangsefidi, Y., & Ghodsian, M. (2018). Investigation of Effects of Entrance Channel Walls on the Hydraulic Performance of Arced Labyrinth Weirs. Modares Civil Engineering Journal, 19(1), 181-193. https://www.sid.ir/en/journal/ViewPaper.aspx?id=698289
Seamons, T.R. (2014). LabyrinthWeir: A look into Geometric Variation and Its Effect on Efficiency and Design Method Pridictions. M.Sc. thesis, Utah State University, Logan, UT.
Tullis, P. Amanian, N. and Waldron, D. (1995). Design of labyrinth weir spillways. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 121(3), 247-255.
Copeland, R. and Fletcher, B. (2000). Model study of Prado Spillway, California, hydraulic model investigation. Report ERDC/CHL TR-00-17, U.S. Army Corps of Engineers, Research and Development Center.
Willmore, C. 2004. Hydraulic characteristics of labyrinth weirs. M.S. report, Utah State University, Logan, Utah.
Zamiri, E. karami, H. Farzin, S. (2017). Numerical Study of Effective Parameters in Hydraulic Performance of Flow over Labyrinth Weir. Journal of Irrigation and Drainage, 11(5), 865-875. (In Farsi)