بررسي آزمايشگاهي تعيين ضريب دبي در سرريزهاي مركب قوسي

Experimental assesment of discharge coefficient in curved compound weirs

سازۀ سرريز به‌منظور تنظيم و كنترل سطح آب در سيستم فاضلاب، كانال‌هاي روباز و حوضچه‌هاي آرامش به‌طور گسترده استفاده مي‌شود. از مهم‌ترين دلايل استفاده از اين سازه‌ها به‌عنوان وسايل اندازه‌گيري، داشتن رابطۀ دبي-اشل سازه است. يكي از انواع سازه‌هاي اندازه‌گيري و كنترل جريان، سرريز قوسي است كه محور تاج اين سازه به‌شكل غير خطي و به‌صورت يك قطاع از دايره‌اي با شعاع مشخص است. به‌منظور افزايش ضريب دبي، مي‌توان سرريز قوسي را به‌كار برد. در اين مطالعه، از عملكرد هيدروليكي سرريز قوسي و نيز سيستم سرريز مركب قوسي با زاويه­هاي مركزي 90، 120 و 150 درجه و ارتفاع 18 سانتي‌متر، به‌منظور بررسي و محاسبۀ معادله­هاي ضريب دبي و دبي عبوري از اين سازه‌ها استفاده شد. نتايج اجراي آزمايش‌ها در يك كانال مستطيلي به‌طول 9 متر، ارتفاع و عرض 40 سانتي‌متر نشان داد كه افزايش پارامترهاي (نسبت هد آب روي سرريز به ارتفاع سرريز)، (نسبت عمق آب بالادست جريان به طول قوس سرريز)، (نسبت هد آب روي سرريز به عرض كانال) و عدد فرود (Fr) منجر به افزايش ضريب دبي در سرريز قوسي ساده و سرريز مركب قوسي شده است. بر اساس مقايسۀ ضريب دبي سرريزهاي مورد آزمايش مشخص شد كه شدت انحناي قوس و مركب كردن سرريز تاثير زيادي بر ضريب دبي اين سازه‌ها دارد به طوري‌كه در سرريز قوسي ساده، زاويۀ 90 درجه داراي بيشترين ضريب آبگذري و در سرريز مركب قوسي زاويۀ 150 درجه داراي بيشترين ضريب دبي است. بررسي نتايج همچنين نشان داد كه با مركب كردن سرريز قوسي ساده، ضريب دبي حدود 17 درصد افزايش مي يابد. بررسي ضريب دبي روي سرريز مركب قوسي نشان داد كه با افزايش ابعاد پلۀ دوم در سرريز مركب قوسي، افزايش ضريب دبي را خواهيم داشت به طوري‌كه در دبي 12 ليتر بر ثانيه، ضريب آبگذري در سرريز مركب قوسي كه نسبت ارتفاع به عرض پلۀ دوم در آن ( ) برابر 0.26 باشد، نسبت به سرريز مركب قوسي كه نسبت ارتفاع به عرض پله دوم در آن ( ) برابر 4/0، در زاويه­هاي قوس 90، 120 و 150 درجه به‌ترتيب 6، 1/5 و 7 درصد افزايش مي يابد.

Introduction Weir structure is widely used as a flow measurement, grade control structure and water surface control in sewer systems, open channels and stilling basins. Having a simple stage-discharge relationship is the most important reason for using these structures as measuring instruments. Curved weir is part of a circle with the non-linear crest axis. To increase the discharge coefficient, one can used curved weir. Methodology In this study, hydraulic performance of curved weir and system of compound curved weir with central angles of 90, 120 and 150 degree and with 18 centimeter height were used to investigate and obtain equations for discharge coefficient and flow discharge of this structures. Results and Discussion The experiments were conducted in a rectangular channel with length of 9 meter, height and width of 40 centimeter. The results showed that the increase of parameters h/p < /em> (water head of the weir to the height of the weir), H/L (water depth upstream of the weir to the length of the weir), h/B (water head of the weir to the width of the channel) and Froude number led to increase discharge coefficient in simple curved weir and compound curves weir. Comparing the weir discharge coefficient showed that the curvature and compounding of weir has a great influence on the discharge coefficient of this structures. So that in simple curved weir, angle of 90 degree has a greater discharge coefficient, but in compound curved weir, angle of 150 degree has a greater discharge coefficient. Also checking of results showed that compound simple compound weir, led to increase value of discharge coefficient around 17 percent. Conclusions Checking of discharge coefficient on compound curved weir showed that, increasing dimension of second step in compound curved weir, led to increasing discharge coefficient. So that in discharge equals 12 (lit/sec) discharge coefficient of compound curved weir that height of second step to the width of second step (b2/b1) in that equals 0.26) towards compound curved weir that height of second step to the width of second step (h2/b1) in that equals 0.4 in vertex angles of 90, 120 and 150 respectively increasing 6, 1.5 and 7 percent .