رفتن به محتوای اصلی
x
استاد دانشجو مقطع تحصیلی گروه آموزشی ساعت تاریخ دفاع مکان دفاع

منوچهر حیدرپور

امین نایبیان كارشناسی ارشد مهندسی آب

سرریزهای اوجی از جمله سازه های مهم هیدرولیكی هستند كه به منظور عبور و تخلیه ایمن جریان مورد استفاده قرار می گیرند. عملكرد مناسب این سازه ها تا حد زیادی به انطباق پروفیل سطح سرریز با مسیر جت آب و تأمین فشار مناسب بر روی سطح آن وابسته است. در سرریزهای اوجی مجهز به كالورت و دریچه، جت پایین دست ناشی از عبور جریان از دریچه و كالورت می تواند با جت ایجادشده بر روی تاج سرریز برخورد كرده و موجب تغییر مسیر و انحنای جت آب شود. این تغییرات می تواند شرایط فشار بر روی سطح سرریز را تحت تأثیر قرار داده و در صورت ایجاد فشارهای منفی، احتمال وقوع كاویتاسیون و آسیب به سطح سرریز را افزایش دهد. ازاین رو، پژوهش حاضر با هدف بررسی انحنای جت آب و ارائه روشی برای طراحی پروفیل سرریز اوجی مجهز به كالورت و دریچه و همچنین بررسی شرایط فشار بر روی سطح سرریز انجام شده است. در این پژوهش، ابتدا مجموعه ای از آزمایش های آزمایشگاهی با استفاده از سرریز لبه تیز مستطیلی مجهز به دریچه و در شرایط مختلف دبی جریان، ارتفاع سرریز و بازشدگی دریچه انجام شد. انحنای جت آب حاصل از آزمایش ها از تصاویر ثبت شده استخراج و با استفاده از سیستم مختصات یكسان مورد تحلیل قرار گرفت. سپس، با استفاده از رابطه عمومی پروفیل سرریز اوجی، شاخص های (K) و (N) با روش برازش و تكرار و خطا در نرم افزار MATLAB تعیین شدند. در ادامه، روابطی برای تعیین شاخص های (K) و (N) بر اساس پارامترهای بدون بعد هندسی و هیدرولیكی ارائه شد. همچنین، به منظور ارزیابی عملكرد پروفیل پیشنهادی، یك مدل فیزیكی از سرریز اوجی مجهز به كالورت ساخته شد و شرایط فشار بر روی سطح سرریز در دبی طراحی و دبی های بیشتر از دبی طراحی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد كه انحنای جت آب ایجادشده در بالای سرریز لبه تیز مجهز به دریچه تحت تأثیر جت پایین دست ناشی از بازشدگی دریچه قرار دارد؛ بااین حال، تأثیر برخورد جت ها در ناحیه بالادست تاج سرریز، به ویژه در محدوده منحنی AB، ناچیز بوده و این بخش را می توان بر اساس رابطه عمومی سرریز اوجی طراحی كرد. در مقابل، انحنای جت در محدوده منحنی BC تحت تأثیر برخورد جت سرریز و جت دریچه قرار می گیرد. همچنین مشخص شد كه جابه جایی انحنای جت به سمت پایین دست تابع هم زمان جت سرریز و جت دریچه است، درحالی كه در سرریز اوجی بدون كالورت و دریچه، این جابه جایی عمدتا تابع جت سرریز است. نتایج همچنین نشان داد كه برای (hd/a>2.25)، اثر ارتفاع سرریز بر حركت رو به بالا و پایین انحنای جت ناچیز بوده و موقعیت جت عمدتا به دبی جریان وابسته است؛ درحالی كه برای (hd/a<2.25)، ارتفاع سرریز تأثیر بیشتری بر موقعیت انحنای جت دارد. نتایج روش برازش نیز نشان داد كه شاخص های (K) و (N) را می توان بر اساس نسبت بدون بعد (hd/(a+P)) و عدد فرود تعیین كرد. در نهایت، نتایج بررسی فشار نشان داد كه افزایش نسبت غوطه وری ناشی از تشكیل پرش هیدرولیكی می تواند موجب كاهش و حذف فشار منفی بر روی سطح سرریز شود. بر اساس نتایج به دست آمده، در نظر گرفتن اثر جت دریچه در طراحی پروفیل سرریز اوجی مجهز به كالورت و استفاده از بازشدگی دریچه به عنوان یك عامل مؤثر در كنترل انحنای جت و شرایط فشار، می تواند در كاهش خطر فشار منفی و كاویتاسیون و بهبود عملكرد هیدرولیكی این نوع سازه ها مؤثر باشد.

تحت نظارت وف بومی