تحليل آبگذري و بازشدگي دريچه‌هاي قطاعي تحت شرايط جريان آزاد و مستغرق

Analysis of the Discharge and Opening of the Radial Gates under Free and Submerged Flow Condition

بخش عمدۀ تحقيقات پيشين مرتبط با دريچه ­هاي قطاعي، بر ارائه روش­هايي براي تخمين دبي عبوري از اين سازه­ها متمركز است و تعيين بازشدگي دريچه ­ها به‌عنوان سازه­ هاي تنظيم به‌منظور عبور دبي خاص، كمتر مورد توجه قرار گرفته است. مطالعۀ حاضر،معادلاتي نظري براي تعيين صريح دبي عبوري از دريچه­ هاي قطاعي (مسئله نوع اول) و نيز بازشدگي دريچه (مسئله نوع دوم) با مشخص بودن ساير پارامترها در هر مسئله و به تفكيك شرايط جريان آزاد و مستغرق بر پايۀ تركيب معادلات انرژي و مومنتم ارائه مي­كند. در هر مسئله، معيارهايي براي تشخيص شرايط جريان معرفي شده است. به ­منظور واسنجي و صحت­سنجي معادلات نظري پيشنهادي، از 2657 سري داده آزمايشگاهي روي سه نوع مختلف دريچۀ قطاعي استفاده شد. نتايج تحقيقات نشان مي­دهد كه ميانگين قدر مطلق خطاي نسبي در تعيين دبي و بازشدگي دريچه­ هاي قطاعي از روش پيشنهادي به ­ترتيب 94/1 و 67/2 درصد است. همچنين، رويكرد پيشنهادي در تشخيص شرايط جريان، به­ طور متوسط در 6/99 و 8/98 درصد از موارد به­ترتيب در تعيين دبي و بازشدگي، صحيح عمل شده است. نتايج بررسي‌ها همچنين نشان مي­دهد كه با افزايش زاويۀ انحراف دريچۀ قطاعي و نيز افزايش نسبت محور به شعاع دريچه تمايل به استغراق، افزايش مي­يابد. همچنين دريچه لاستيكي سخت نيز نسبت به دو نوع ديگر در محدوده بيشتري به‌صورت آزاد عمل مي­ كند.

Most of the previous studies related to radial gates are focused on the estimation of discharge from the gates as a flow measurement structure. However, determination of the gate opening for passing a certain value of the discharge is rarely considered in previous studies as a regulator structure. The present work presents some theoretical equations for explicit estimation of the outflow from the gate (first problem), and gate opening (second problem) for free and submerged flow conditions by combination of Energy and Momentum principles. For any problems, it was developed some criteria to identify flow conditions These equations were calibrated and validated by means of 2657 experimental records retrieved from research conducted on three types of radial gates. The paper would present an analytical approach to illustrate the reliability of proposed equations for estimation of discharge and the opening of the gate by taking benefits from the mean absolute relative errors which observed to be 1.94% and 2.67, respectively. It was noted that the used criteria conform with 99.6% and 98.8% of all observations at first and second problems, respectively. The results show that the tailwater depth under distinguishing limiting decreases by increasing in the gate lip angle and the ratio of turnnion pin height to the gate arm radius. Also, the hard rubber bar gate tends to operate under free flow condition in a wider range in comparison with two other gates.