بررسي رابطه دبي- اشل و ضريب دبي جريان در سرريزهاي لبه تيز پلان مثلثي

Investigation the Stage- Discharge Relationship and Discharge Coefficient in Sharp-Crested Weirs with Triangular Shape in Plan

سرريزهاي لبه تيز پلان مثلثي، سرريزهايي هستند كه از يك لبه مستقيم و صاف برخوردار نبوده و در پلان، از حالت خطي شكسته برخوردار مي‌باشند. هدف از اين تحقيق ارائه يك رابطه براي تعيين ضريب دبي جريان اين نوع از سرريزها مي‌باشد كه در نهايت يك رابطه رگرسيوني با استفاده از داده‌هاي آزمايشگاهي بر اساس پارامترهاي هندسي h/p و α ارائه شد. براي صحت سنجي، نتايج حاصل از اين رابطه با نتايج مدل عددي فلوئنت مورد مقايسه قرار گرفت كه حاكي از دقت بالاي رابطه مذكور بود. علاوه بر اين به عملكرد مدل‌هاي هوشمند شبكه عصبي مصنوعي (ANN)، برنامه ريزي بيان ژن (GEP) و مدل‌هاي رگرسيوني چند متغيره خطي و غير خطي در كاربرد رابطه دبي – اشل سرريزهاي لبه تيز پلان مثلثي پرداخته شد. ارزيابي نتايج به دست آمده با استفاده از معيارهاي آماري R2، RMSE، NSE و RE% انجام گرديد. مقادير معيارهاي آماري R2، RMSE، NSE و RE% براي مدل ANN به ترتيب 0/998، 0/0076، 0/997 و %1/74 به دست آمد كه نشان از برتري اين مدل نسبت به ساير روش‌ها را دارد. همچنين نتايج نشان داد كه در سرريزهاي پلان مثلثي بسته به زاويه قرارگيري، ميزان ضريب دبي جريان 1 الي 8 درصد نسبت به سرريزهاي هم عرض كانال افزايش مي‌يابد.

The triangular in plan sharp-crested weirs do not have a direct and straight edge and are in good agreement with the broken line. The aim of the present study is to provide an equation for discharge coefficient (Cd) for these types of weirs. Cd is between 0.53-0.88 based on the observed data. For =15 degrees Cd has highest value and thus weir can convey maximum discharge. Using laboratory data based on h/p and α parameters, a regression equation was presented. The results of the regression equation were compared with the results of the numerical model (Ansys Fluent) and the results showed the high precision of this equation. Ansys Fluent software works based on finite volume method. The numerical simulation is 3D. In addition, the performance of MR-Linear and MR-nonlinear regression models on the application of the stage-discharge equation the triangular in plan sharp-crested weirs were investigated and indicated that the result of this equations is very similar to results of the experimental data. The results also showed that due to the angle of the triangular in plan sharp-crested weirs, the Cd is increased from 1 to 8 % to the suppressed weir. In a situation where the head on the crest of these weirs is low, they will show better performance.