تئوری خودمانایی و ارائه روابط تعیین دبی دریچه‌های کشویی با انتهای استوانه‌ای در جریان آزاد و مستغرق

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهد

2 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد

3 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

دریچه‌ها از جمله پرکابردترین سازه‌ها برای کنترل سطح آب و دبی جریان در کانال‌های روباز هستند. با این وجود دریچه-های کشویی لبه تیز، دارای ضریب فشردگی پایین و در نتیجه ظرفیت عبوری کمی می‌باشند. در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی عملکرد هیدرولیکی دریچه تلفیقی هندسی از دریچه کشویی و دریچه طبلی پرداخته شده است. رابطه بی‌بعد دبی-اشل با استفاده از روش آنالیز ابعادی و تئوری خودمانایی ناقص ارائه شده است. این رابطه دبی جریان عبوری را به بار آبی بالادست دریچه، بازشدگی دریچه و قطر استوانه انتهایی دریچه ربط می‌دهد. از مزایای این رابطه می‌توان به عدم نیاز به تعیین ضریب دبی اشاره کرد. نتایج نشان داد که روابط پیشنهاد شده برای تخمین دبی، تطابق بالایی با داده‌های آزمایشگاهی دارند. به طوری که میانگین خطای نسبی تخمین دبی برای هر رابطه پیشنهادی در هر دریچه در حالت آزاد کمتر از 2 درصد و در حالت مستغرق کمتر از 5 درصد بدست آمد. در نتیجه از رابطه ارائه شده می‌توان برای طراحی اینگونه دریچه‌ها بهره برد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Self-Similarity Theory and relationships to determine discharge of sluice gates with cylindrical edge in free flow and submerged

نویسندگان [English]

  • mohammad Nourollahi 1
  • Ali Naghi Ziaei 2
  • Ali Asghar Beheshti 3

چکیده [English]

Gates are among the most common hydraulic structures in open channels that are used for flow control and water level control. The vertical slide gates suffer from lower contraction coefficient and thus lower flow rate capacity. In this paper, the hydraulic performance of a new modified gate, combination of a vertical slide gate with a cylindrical edge (Drum gate), has been studied. The dimensionless head-discharge relationships of this new modified gate were proposed based on dimensional analysis and the incomplete self similarity concept. In these relationships, the flow rate is related to the upstream depth, the gate opening, and the cylinder diameter. The proposed equation is accurate and practical so that it removes the need to consider the discharge coefficient. Results showed that this equation can be fitted to laboratory data very well. The mean relative error for estimation of discharge in the free and submerged conditions was less than 2 and 5 percent, respectively. Therefore, these equations can be used as a design tool for slide gates with cylindrical edge.

کلیدواژه‌ها [English]

  • incomplete self similarity
  • sharp sluice gate
  • contraction coefficient