بررسی عددی و آزمایشگاهی جریان در سازه ترکیبی سرریز و دریچه در کانال مستطیلی

از سیستم های متداول سرریز و دریچه برای اندازه گیری دبی جریان در کانال های روباز استفاده می شود. ولی در مواردی که آب انتقالی حاوی مواد رسوبی یا شناور باشد موجب بروز مشکلاتی در نحوه عملکرد آن ها شده و خطای اندازه گیری بالا می رود. برای حل این مشکل، می توان سرریز و دریچه را با هم ترکیب نمود و سیستم هیدرولیکی متمرکزی به نام سرریز-دریچه تشکیل داد که امکان انتقال مواد رسوبی از زیر دریچه و مواد شناور از روی سرریز را فراهم می آورد. به طور کلی سازه های آبی قبل از فرآیند ساخت، مدل سازی می شوند تا از صرف هزینه زیاد و بعضاً بی مورد جلوگیری گردد. اما مشکلی که وجود دارد این است که در برخی مواقع رفتار جریان در مدل فیزیکی با رفتار در سیستم واقعی متفاوت می باشد و در نتیجه، بسط اطلاعات بدست آمده از مدل همیشه تمام جنبه های سیستم واقعی را شبیه سازی نمی کند. ضمن اینکه مشکلات جدی در اندازه گیری وجود داشته و وسایل اندازه گیری نیز عاری از خطا نمی باشند. به همین منظور نرم افزارهایی طراحی شده اند تا با استفاده از مدل های ریاضی و پیشگویی های تئوری این اندازه گیری ها را در حوزه جریان انجام داده و تفاوت های بین مطالعات در مدل و نمونه اصلی را به حداقل برسانند. در این مطالعه شبیه سازی عددی جریان در مدل ترکیبی سرریز-دریچه به کمک نرم افزار cfx صورت گرفته است. دبی تفکیک شده با استفاده از نرم افزار با روابط ارائه شده توسط سوامی 1988 و کیندزواتر- کارتر 1957برای سرریز و روابط سوامی1992، بنجامین، و بیرامی برای دریچه مقایسه شد. همه روابط مقادیر قابل قبولی برای دبی نسبت به میزان محاسبه شده توسط مدل عددی ارائه نمودند. روابط ارائه شده برای سرریز و دریچه با یکدیگر ترکیب شده و میزان دبی عبوری از سازه ترکیبی سرریز و دریچه محاسبه شد و با مقادیر دبی عبوری در آزمایشگاه مقایسه شد. از بین روابط ترکیبی ارائه شده ترکیب رابطه کیندزواتر-کارتر 1957 برای سرریز و رابطه بنجامین برای دریچه کمترین مقدار خطا را نشان داد. بعد از مقایسه روابط ارائه شده با مقادیر آزمایشگاهی ضریب c برای روابط ترکیبی محاسبه شده و این روابط با شاخص های آماری مختلف مقایسه شدند. بجز ترکیب رابط انرژی برای دریچه و و روابط ارائه شده برای سرریز، سایر روابط حداکثر 6/3± درصد خطا را نشان می دهند. استفاده از رابطه کیندزواتر و کارتر برای محاسبه دبی سرریز و رابطه بنجامین برای محاسبه دبی عبوری از زیر دریچه کشویی کم ترین محدوده خطا را در محاسبه دبی عبوری از سازه ترکیبی سرریز - دریچه دارا بود. در محدوده مورد آزمایش مقدار این خطا برای کل دبی ها عبوری از سازه ترکیبی در محدوده 7/1± مشاهده شد. در بررسی تاثیر میزان استغراق دریچه بر میزان دبی عبوری از سرریز و دریچه در سازه ترکیبی مشاهده شد که با افزایش میزان استغراق تا زمانی که سرریز مستغرق نشود میزان دبی عبوری از دریچه تغییر نمی کند و با مستغرق شدن سرریز میزان دبی عبوری از دریچه کاهش می یابد.