مقايسه ضريب دبي عبوري در سرريزهاي كنگره‌اي با هندسه‌هاي متفاوت با استفاده از نرم افزار Flow-3D و مدل آزمايشگاهي

Comparing the Discharge Coefficients of Labyrinth Weir Featuring Different Geometries and Laboratory Model Using Flow-3D Software

يكي از راه‌هاي موثر بر افزايش طول سرريز در عرض معين استفاده از سرريز‌هايي با پلان غير‌خطي نظير مثلثي، ذوزنقه‌اي و سهموي مي‌باشد، كه به آن‌ها سرريز هاي كنگره‌اي يا زيگزاگي گفته مي‌شود. كه معمولا بصورت يك و يا چند سيكل ساخته مي‌شوند. در نتيجه احداث اين نوع از سرريزها، حجم جريان عبوري از آنها افزايش يافته و ارتفاع آزاد كمتري در بالادست نسبت به سرريز هاي خطي نياز خواهد بود. اين موضوع در مواقعي كه به عنوان سازه تخليه سيلاب عمل مي‌نمايند حائز اهميت بوده و منجر به تسهيل عبور جريان سيلاب مي‌گردد. در اين تحقيق با 4 دبي ( 5، 10، 15 و 20) ليتر بر ثانيه و عرض و ارتفاع كانال 30 و 40 سانتي‌متر، مدل‌هاي سرريزهاي كنگره‌اي ذوزنقه‌اي، مربعي، مثلثي و كليد پيانويي بصورت آزمايشگاهي و با نرم‌افزارFlow3D با مدل آشفتگي K-ε از نوعRNG مطالعه شد و نتايج با همديگر مقايسه گرديد. از بين تمامي مدل‌ها، سرريز كنگره‌اي مثلثي ببيشترين ضريب دبي را به خود اختصاص داده و با افزايش نسبت Ht/P براي تمامي مدل‌ها ضريب دبي كاهش مي‌يابد و با اين حال مي‌توان نتيجه گرفت كه تطابق نسبتا خوبي بين مقادير حل عددي و آزمايشگاهي وجود دارد و بهترين محدوده براي نسبت Ht/P براي طراحي بين 0/14 تا 0/42 است كه حداكثر ضريب دبي معادل Cd=1.24 در اين محدوده قرار مي گيرد.

One effective method of increasing the length of the weir for a given weir width is the use of weirs featuring nonlinear plans, namely triangular, trapezoidal and parabolic, that are generally termed labyrinth or zigzag weirs. These are made in one and/or several cycles and as a consequence to the construction of these weirs, the volume of flow passing through them increases and lower free height of the current will be needed in the upstream section in respect to the linear weirs. The issue becomes more important when the weir is served to discharge the floodwater and leads to the facilitation of the flow of the flood current. The present study investigated 4 discharge rates (5l/s, 10 l/s, 15 l/s and 20 l/s) for a channel width and height of, respectively, 30cm and 40cm in trapezoidal, square, triangular and piano key labyrinth weirs in laboratory using Flow-3D software which was in diffusion model 𝐾− 𝜀 in type RNG was investigated and the results were compared. From among all the models, triangular labyrinth weir accounted for the highest discharge coefficient. It was found out that the Ht/P ratio increases for all of the models results in the decrease in the discharge coefficient. However, it can be concluded that there is a relatively good match between the numerically acquired and laboratory values.The best range for proportion Ht/P for design is between 0.14-0.42 that the maximum discharge coefficient equivalent to Cd=1.24 would be placed in this range.