در این تحقیق یک سرریز ارتفاع متغیر چرخان طراحی، احداث و آزمون شد. این سرریز می تواند برای تنظیم سطح آب و اندازه گیری دبی در کانال های روباز به کار رود. از مزایای طرح و شکل هندسی آن انرژی لازم کمتر برای حرکت آن نسبت به سازه های مشابه دیگر. بدنه سرریز ارتفاع متغیر چرخان از دو مقطع ربع دایره در طرفین و یک مقطع مستطیل شکل در کف تشکیل شده است. در شرایط بازشدگی کامل، بخش مستطیل شکل بصورت افقی قرار می گیرد و حداکثر سطح مقطع برای عبور جریان را فراهم می کند. با چرخش بدنه، این سازه مانند یک سرریز عمل می کند و ضمن تنظیم سطح آب، دبی معینی را نیز عبور می دهد. برای تعیین رابطه دبی-تراز این سازه در جریان آزاد، آزمایش هایی انجام شد و از سه روش هیدرولیکی، توانی و آنالیز ابعادی برای تحلیل داده ها استفاده شد. شاخص های آماری نشان داد که روابط به دست آمده از آنالیز ابعادی با متوسط خطای 4/4 درصد، نتیجه بهتری ارایه کرد. طبق نتایج، رفتار هیدرولیکی این سرریز در زوایای کمتر از 35 درجه و بیشتر از آن متفاوت است که دلیل آن به اثر تسهیل کننده بدنه سازه برای عبور جریان در زوایای بیش از 35 درجه است منسوب شد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

ظرفیت آبگذری یک سرریز کنگره ای نیم دایره ای شکل در پلان تابعی از ارتفاع کل جریان، طول موثر تاج و ضریب آبگذری می باشد. ضریب آبگذری نیز به ارتفاع کل جریان ، ارتفاع سرریز، شعاع سرریز، ضخامت سرریز، شکل پروفیل تاج سرریز بستگی دارد. در تحقیق حاضر پارامترهای موثر بر روی ضریب آبگذری سرریزهای کنگره ای نیم دایره ای شکل در پلان مورد ارزیابی قرار گرفته اند. براساس آزمایشها و نتایج به دست آمده ، مشاهده شد که در این نوع سرریزها، با افزایش شعاع سرریز ضریب آبگذری نیز افزایش خواهد یافت. نرخ تغییرات ضریب آبگذری به مرور با افزایش ارتفاع جریان، کاهش یافته و به ازای کلیه شعاع های آزمایش شده، به مقدار ثابتی میل می نمایند. آبگذری این سرریزها در محدوده آزمایش های انجام شده در حالتی که از دیوار مستقیم جانبی سرریز استفاده نشده باشد، حداکثر 1.33 برابر آبگذری یک سرریز مستقیم، با ارتفاع جریان یکسان خواهد بود.با ارائه روابط مناسبی برای ضریب آبگذری سرریزهای مورد مطالعه، روشی برای طراحی این نوع سرریزها معرفی شده است.

سرریزهای کنگره ای در یک دبی یکسان نسبت به یک سرریز مستقیم به ارتفاع آزاد کمتری در بالادست نیاز دارند، از اینرو استفاده از آنها در شبکه های آبیاری مناسب تر است. سرریز کنگره ای دارای سه شکل کلی مثلثی، ذوزنقه ای و مستطیلی است که مطالعه محدودی روی شکل مستطیلی انجام شده و خصوصیات هیدرولیکی آن بطور کامل مشخص نشده است. در این پژوهش رابطه دبی جریان و ضریب دبی سرریز کنگره ای مستطیلی با استفاده از تحلیل ابعادی استخراج و برای تعیین ضریب های ثابت رابطه ها از مدل فیزیکی استفاده شده است. داده ها با استفاده از نرم افزار SPSS تحلیل و شاخص های آماریمجذور میانگین مربعات خطا و ضریب همبستگی با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد رابطه ای که از اکثر پارامترهای موثر استفاده شده نتایج دقیق تری پیش بینی می کند و برای طراحی قابل پیشنهاد است. برای ارتفاع آب بالادست ثابت دبی سرریز کنگره ای حداکثر 2.6 برابر دبی سرریز مستقیم و در دبی ثابت، ارتفاع آب بالادست سرریز مستقیم 1.8 برابر ارتفاع آب بالادست سرریز کنگره ای است، بنابراین استفاده از سرریز کنگره ای برای مناطقی که محدودیت ارتفاع و دبی وجود دارد پیشنهاد می شود. بهترین محدوده برای نسبت H/P برای طراحی بین 0.20 تا 0.40 است که حداکثر ضریب دبی در این محدوده قرار گرفت.

در این پژوهش عملکرد الگوریتم های ANN و SVM در پیش بینی ضریب دبی سرریز کنگره ای قوسی و کلیدپیانویی قوسی به کمک 243 سری داده ی آزمایشگاهی کروکستون برای سناریو اول و 170 سری داده ی آزمایشگاهی دانشگاه مراغه برای سناریو دوم بررسی شده است. پارامترهای هندسی و هیدرولیکی مورد استفاده در این پژوهش شامل نسبت بار آبی کل(H_T/p) ، بزرگ نمایی (L_C/W)، زاویه سیکل قوسی (Ɵ)، زاویه دیواره سیکل(α) ، فرود(Fr) ، نسبت طول داخلی دماغه به عرض سرریز (A/W) و ضریب دبی (Cd) می باشد. نتایج هوش مصنوعی نشان داد که ترکیب پارامترهای(Cd, H_T/p, α, Ɵ) در الگوریتم های SVM وANN در مرحله آموزش مربوط به سناریو ی اول به ترتیب برابر است با (9876/0=(R2، (0217/0=(RMSE، (9888/0=(DC و (9637/0=(R2، (0636/0=(RMSE، (8966/0=(DC و ترکیب پارامترهای(Cd, H_T/p, L_C/W, Ɵ, A/W, Fr) در الگوریتم های SVM وANN در مرحله آموزش مربوط به سناریو ی دوم به ترتیب برابر است با (9876/0=(R2، (0217/0=(RMSE، (9888/0=(DC و (9637/0=(R2، (0636/0=(RMSE، (8966/0=(DC می باشند که در مقایسه با دیگر ترکیب ها منجر به بهینه ترین خروجی شده است که نشان دهنده دقت بسیار مطلوب هر دو الگوریتم SVM وANN در پیش بینی ضریب دبی سرریز غیرخطی قوسی و کلیدپیانویی قوسی است. نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که پارامتر موثر در تعیین ضریب دبی پارامتر نسبت بار آبی کل(H_T/p) می باشد.

در تحقیق حاضر، سازه ترکیبی سرریز-روزنه با استفاده از نرم افزار Flow-3D شبیه سازی و نتایج حاصل، با داده های آزمایشگاهی صحت سنجی شده است. در این راستا، سه گروه مش بندی جهت انتخاب مش بلاک بهینه و مدل های آشفتگی K-Ɛ و RNG به منظور انتخاب مدل آشفتگی مناسب مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان داد مش بلاک با 198750 سلول و مدل آشفتگی RNG با ضریب همبستگی 92/0، بالاترین دقت و سرعت را برای این شبیه سازی دارا بوده­اند. سپس با کمک مدل عددی، پارامترهای سرعت، فشار و پروفیل سطح آب مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. در ادامه، در سه ارتفاع آب برابر 0756/0، 0973/0 و 1243/0 متر، با اعمال 10 زاویه مختلف سرریز از حالت افقی به مورب در مقطع کانال دایره­ای، بهبود عملکرد سازه ترکیبی و تغییرات ضریب دبی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج، حاکی از آن بود که ایده قرارگیری سرریز به صورت مورب، موجب افزیش ضریب دبی گردیده است. کمترین و بیشترین مقدار ضریب دبی به ترتیب برای زوایای 5/2 و 5/12 درجه با مقادیر 67/0 و 84/0 حاصل شده است. سرریز با زاویه 5/12 درجه با افزایش27/13 درصدی ضریب دبی، بیشترین مقدار افزایش این ضریب در بین زوایای اعمال شده را داشته است.

سرریزهای لبه تیز مرکب اغلب برای اندازه گیری دامنه ای وسیع از جریان و با دقت مناسب در کانال های روباز به کار گرفته می شوند. اما در مواردی که آب انتقالی حاوی مواد رسوبی و شناور باشد، مشکلاتی در نحوه ی عملکرد آنها ایجاد می شود. با ترکیب دریچه و سرریز مرکب، می توان تا حدی این مشکل را برطرف کرد. هدف از این پژوهش، بررسی خصوصیات هیدرولیکی سرریز و سرریز – دریچه با سه مقطع مرکب دایره ای-ذوزنقه ای-مستطیلی در سه بازشدگی مختلف دریچه برابر 5/1، 3 و 5/4 سانتی متر است. آزمایش ها در یک فلوم مستطیلی به طول 12 متر و عرض نیم متر اجرا شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که بر اساس داده های آزمایشگاهی، ضریب دبی جریان در سرریز های لبه تیز مرکب، در محدوده ی 58/0 تا 85/0 و در سرریز-دریچه مرکب، در محدوده ی 38/0 تا 78/0 است. به ازای بار آبی معین با افزایش بازشدگی دریچه، دبی عبوری افزایش ولی ضریب دبی جریان کاهش می یابد. همچنین، مقادیر محاسباتی و مشاهداتی ضریب دبی جریان بر اساس معیارهای ارزیابی، ضریب تبیین (R2)، و جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE) که به ترتیب برابر 96/0 و 06/0 محاسبه شدند، مقایسه گردیدند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از ترکیب خطی روابط جریان در سرریز و سرریز-دریچه مرکب دایره ای-ذوزنقه ای – مستطیلی می دهد با دقتی قابل قبول ضریب دبی جریان را برآورد کند.