محاسبه بده سرريز جانبي لبه پهن ذوزنقه اي در رژيم جريان زير بحراني بر اساس تئوري جريان متغير مكاني

Discharge Computation of Trapezoidal Broad-Crested Side Weir in Subcritical Flow Regime using Spatially Varied Flow Theory

جريان در سرريز هاي جانبي، موضوع بسياري از مطالعات هيدروليكي بوده است. اغلب اين مطالعات مربوط به ضريب بده سرريز جانبي لبه تيز و با مقطع مستطيلي مي باشد و ضريب بده سرريز هاي جانبي لبه پهن با مقاطع ديگري، نظير ذوزنقه اي كمتر مورد توجه قرار گرفته است. تحقيق حاضر با انجام 187 آزمايش به منظور بررسي ضريب بده سرريز جانبي لبه پهن ذوزنقه اي، تحت شرايط رژيم جريان زير بحراني صورت گرفته است. از آنجايي كه معادله ديناميكي حاكم بر سرريز هاي جانبي به دليل غيرخطي بوده و دارا بودن متغير هاي زياد، داراي حل تحليلي كامل نمي باشد، لذا در اين تحقيق با استفاده از روش عددي رانگ كوتاي مرتبه چهارم، نيمرخ سطح آب در طول سرريز جانبي محاسبه شد. با بررسي نتايج آزمايشگاهي و با استفاده از تحليل ابعادي و آماري روابطي به منظور تخمين ضريب بده پيشنهاد شد. مشخص گرديد ضريب بده سرريز جانبي ذوزنقه اي لبه پهن به عدد فرود جريان بالا دست، نسبت عمق جريان به پهناي تاج سرريز و شيب جداره جانبي سرريز بستگي دارد. رابطه پيشنهادي تخمين ضريب بده داراي خطايي در حدود 4 درصد است و نشان مي دهد روش حل عددي دقيق است.

Flow over side weirs has been the subject of many studies. Most of these studies related to sharp crested side weirs with rectangular cross section and less attention has been given to the discharge coefficient over the broad-crested side weirs with trapezoidal cross section. In this research a comprehensive laboratory study including 187 tests has been conducted to investigate the discharge coefficient over the broad-crested trapezoidal side weir under subcritical flow regime. Since a complete analytical solution of the governing equation for a side weir is not possible due to nonlinearity and the many variables involved, in this research water surface profile along the side weir is computed by using the fourth order Runge–Kutta method. By analyzing experimental data and using dimensional analysis as well as statistical analysis, some relationships in order to estimate the discharge coefficient were proposed. It was founded that the discharge coefficient of flow depends on the Froude number, the ratio of initial depth to crest width and the side slope of the weir. The mean absolute percentage error of proposed relationship is about 4% and indicates that the numerical method is very accurate.