اندازه‌گيري دبي مجاري با شيب تند با استفاده از LSPIV

Flow Measurement in Steep Channels Using LSPIV

اندازه‌گيري دبي در مجاري روباز يكي از مهم‌ترين حوزه‌هاي علم هيدروليك است. به منظور اندازه‌‌گيري دبي در آبراهه‌‌ها بكارگيري روشهاي تماسي مثل استفاده از مولينه براي اندازه‌گيري سرعت هميشه ميسر نيست و در شيب‌هاي تند بدليل سرعت زياد و عمق كم جريان استفاده از اين روشها امكانپذير نمي‌باشد. رويكردي كه اخيراً به عنوان يك گزينه غيرتماسي براي اندازه‌گيري جريان در مجاري روباز مورد توجه قرار گرفته است استفاده از روشهاي سرعت‌سنجي مبتني بر تصويربرداري از سطح جريان مي‌باشد. از جمله اين روشها گونه اي از روش PIV موسوم به LSPIV است كه بدليل حذف ضرورت استفاده از ليزر طرفداران زيادي پيدا كرده است. در اين مطالعه جهت اندازه‌گيري ميدان دو بعدي سرعت بر روي سطح جريان فوق‌بحراني پر شيب و توربولنت از LSPIV بهره‌گيري شد. از داده‌هاي سرعت حاصله براي محاسبه شاخص سرعت (VI) كه براي تبديل سرعت سطحي به سرعت متوسط مقطع و اندازه‌گيري دبي جريان بكار مي‌رود استفاده گرديد و تأثير تغييرات استغراق نسبي در سه شيب مختلف روي اين شاخص بررسي شد. مقادير شاخص سرعت بدست آمده در اين تحقيق داراي مقدار متوسط 701/0 هستند كه اين مقدار متوسط با مقدار متداول 85/0 حدود 17 درصد اختلاف دارد. در پايان نيز روابطي براي برآورد مقدار شاخص سرعت و متعاقباً دبي جريان با استفاده از استغراق نسبي پيشنهاد و ملاحظه گرديد كه روش پيشنهادي منجر به برآورد قابل قبول مقادير دبي مي‌شود.

Flow measurement in open channels is one of the most important fields of hydraulics. In order to measure discharge in the waterways, the use of contact methods, such as current meters is not always possible and it is not possible to use these methods on a steep slope due to the high velocity and low depth of flow. An approach recently considered as a non-contact option for measuring flow in open channels is the use of surface flow imaging velocimetry techniques. One of these methods which is one of the subcategories of PIV is called LSPIV. This method has become very popular due to the elimination of laser application. In this study, LSPIV was used to measure the velocity of the two-dimensional field for supercritical and turbulent flow. The velocity data were used to calculate the velocity index (VI) used to convert the surface velocity to the average velocity of the cross section and to measure the flow rate. The effect of relative submergence changes in three different slopes was investigated on this index. The values ​​of the velocity index obtained in this study have an average value of 0.701, which is less than the average value of 0.85 about 17%. At the end, we also suggested relationships for estimating the velocity index and subsequently flow rate using relative submergence, and it was found that the proposed method leads to an acceptable estimation of discharge.