اثر منحرف كننده‌ي جريان و هوادهي بر ضريب تخليه مستغرق سرريزهاي نيلوفري

Effect of deflector and aeration on the discharge coefficient of submerged flow of morning glory spillways

سرريزها وظيفه‌ي تخليه سيلاب در سدها را به‌عهده دارند. در اين ميان سرريزهاي نيلوفري از دسته سرريزهاي آزاد به‌شمار مي‌روند و در دبي‌هاي سيلابي مستعد تشكيل جريان مستغرق در تاج خود بوده كه اين عامل منجر به ايجاد نوسانات فشاري شديد در مجراي سرريز، مكش و ارتعاش بدنه و نيز كاهش راندمان سرريز مي‌گردد. عدم شناخت كافي از هيدروليك جريان در حالت استغراق سرريز، زنگ‌ خطري براي شكست و روگذري جريان از سد خواهد بود. بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه استفاده از عناصر جانبي در سرريزهاي نيلوفري سبب بهبود الگوي جريان خواهد شد. در اين پژوهش آزمايشگاهي تلاش شد تا با استفاده از ساخت مدل فيزيكي، اثر منحرف‌ كننده‌ي جريان و هوادهي و نيز دامنه تأثير پارامترهاي مؤثر بر ضريب تخليه جريان مستغرق سرريزهاي نيلوفري شناسايي و گسترش يابد و در نهايت با اعمال اثر وزن كليه عوامل هندسي و هيدروليكي، رابطه‌اي غيرخطي براي تخمين ضريب تخليه معرفي شد. رابطه‌ي پيشنهادي با دارا بودن ريشه ميانگين مربعات خطاي برابر 0.091، نسبت به ساير روابط پيشين (كه داراي خطاهاي 0.122 و 0.118 هستند) قادر به پيش‌بيني بهتر ضريب تخليه جريان مستغرق سرريزهاي نيلوفري است. همچنين نتايج نشان مي‌دهد كه ضريب تخليه سرريز برخلاف تحقيقات پيشين، به‌شدت به منحرف‌ كننده‌ي جريان بستگي دارد.

Spillways are responsible for draining floods in dams. However, morning glory spillways are considered as free spillway type. In floods, a submerged flow is formed in their crest. This factor leads to severe pressure fluctuations in the shaft, suction and vibration of the structure and also reduces the spillway efficiency. Insufficient knowledge of the hydraulics of the submerged flow will be a warning sign for failure and overtopping of the dam. Studies show that the use of ancillary structures in morning glory spillways will improve the flow pattern. In this experimental research, an attempt has been made to investigate the effect of deflector and flow aeration by constructing a physical model and also the parameters affecting the discharge coefficient of submerged flow of morning glory spillways are expanded. Finally, by applying the weight effect of all geometric and hydraulic factors, a nonlinear relationship was introduced to estimate the discharge coefficient. The proposed relation with the RMSE of 0.091, compared to other previous relations (which have errors of 0.122 and 0.118) is able to better predict the discharge coefficient of submerged flow of spillway. The results also show that the discharge coefficient, unlike previous research, is highly dependent on the deflector.