اثر زبري تاج و بدنه بر ضريب تخليه و شرايط هيدروليكي جريان در سرريز‌هاي تاج دايره‌اي با استفاده از مدل فيزيكي

Effects of Crest and Body Roughness on Discharge Coefficient and Flow Conditions of Circular Crest Weir by Physical Model

شناسايي پارامترهاي تاثير گذار بر ضريب تخليه سرريزهاي تاج دايره اي در بهره برداري بهينه و كاربرد بهتر از آن ها از اهميت بسزايي برخوردار مي باشد. از آنجايي كه دراجراي سرريزهاي تاج دايره اي ممكن است از مصالح ساختماني مختلف با زبريهاي متفاوت استفاده شود بنابراين در اين تحقيق تاثير اندازه زبري بر ضريب تخليه مورد بررسي قرار گرفت. نتايج آزمايشات در شرايط بدون اعمال زبري كه بر روي سرريزهاي تاج دايرهاي با پنج شعاع مختلف از 5/2 تا 5/7 سانتي متر انجام گرديد نشان داد كه بيشترين عامل تاثيرگذار بر ضريب آبگذري نسبت بار آبي بالا دست به شعاع سرريز ميباشد. همچنين با افزايش اين نسبت ضريب تخليه نيز افزايش يافت. از طرفي تغييرات نسبت ارتفاع تاج به بار كل روي سرريز تاثير قابل ملاحظه اي بر ضريب تخليه نگذاشت. تاثير چهار اندازه زبري متفاوت بر روي ضريب تخليه و خصوصيات هيدروليكي جريان در سرريزهاي تاج دايره‌اي كه كمتر مورد توجه تحقيقات قبلي بوده نيز در نظر گرفته شد. نتايج آزمايش‌هاي اخير نشان داد با افزايش زبري نسبي ضريب تخليه دبي كاهش مي يابد و تاثير زبري نسبي كمتر بر كاهش ضريب تخليه دبي بيشتر است. در نهايت دو رابطه رياضي بر حسب پارامترهاي تاثير گذار براي محاسبه ضريب تخليه سرريز تاج دايره‌اي ارايه شد. در رابطه اول كه مربوط به شرايط بدون اعمال زبري است ضريب تخليه تنها تابعي از نسبت بار آبي بالا دست به شعاع سرريز مي‌باشد. با اعمال يك ضريب اصلاحي كه تابعي نمايي از زبري نسبي است رابطه نهايي براي محاسبه ضريب تخليه كه در برگيرنده اثر زبري نيز باشد، بدست آمد.

Identifying the parameters affecting discharge coefficient of circular crest weir in an optimum application is very important. Since circular weir crest may be constructed by different materials with different roughness. So in this research influence of roughness on discharge coefficient has been investigated. Without present of roughness, the result of the experimental test on weirs with five different curvature radii ( from 2.5 to 7.5 cm) indicated that the most effective parameter on discharge coefficient was the ratio of upstream total head to crest radius. Also discharge coefficient increased with increasing this ratio. On the other hand variation of weir height to upstream total head ratio had no significant effect on the discharge coefficient. The effect of four different sizes of roughness on discharge coefficient, which had been overlooked in previous researches, was also evaluated. Results of the tests showed that with increasing relative roughness, discharge coefficient reduced and lower relative roughness, had the higher influence on reducing the discharge coefficient. Two mathematical relationships based on the affected parameters on discharge coefficient were presented. The first relation that is for the conditions imposed without roughness, discharge coefficient is just a function of upstream total head to crest radius ratio. Applying a correction factor, which is an exponential function of the relative roughness, the final relationship for calculating the coefficient of discharge including the effects of roughness, was obtained.