بررسی تأثیر ورودی کلید پیانویی بر هیدرولیک جریان در سرریزهای مدور قائم

سرریز در سدها به منظور انتقال سیلاب های بزرگ بدون ایجاد مخاطره در سد و تأسیسات وابسته و جلوگیری از بروز آسیب غیرقابل جبران در سیستم های هیدرولیکی استفاده می شود. شکل تاج سرریز باید تأمین کننده شرایط هیدرولیکی مطلوب نظیر ضریب تخلیه مناسب و توزیع کاملاً یکنواخت فشار گردد.یکی از انواع بسیار مهم و کاربردی سرریزها، سرریز مدور قائم با فرم های مختلف ورودی نظیر نیلوفری یا لاله ای است. این نوع سرریز در شرایطی که محدودیت مکانی برای ساخت دیگر انواع سرریزها وجود دارد، بسیار موثر عمل می کند. از خصوصیات هیدرولیکی این سرریز می توان به تشکیل جریان گردابی در ورودی آن اشاره نمود. بررسی این نوع جریان در طراحی سرریزهای مدور قائم امری بسیار مهم تلقی می شود. زیرا تشکیل جریان گردابی و به دنبال آن ورود هوا به مجرا می تواند تاثیرات منفی بر عملکرد هیدرولیکی این نوع سرریز ایجاد نموده و باعث بروز خسارات جبران ناپذیری شود.روش های مختلفی برای کنترل و کاهش اثرات زیان بار جریان گردابه ای در ورودی سرریزهای مدور قائم وجود دارد که یکی از این روش ها، استفاده از سازه های ضدگرداب است. در عین حال می توان با اصلاح شکل ورودی ضمن افزایش ضریب دبی جریان قدرت جریان گردابه ای را کاست. از جمله روش های اصلاح شکل ورودی،می توان به ورودی کلید پیانویی مدوراشاره نمود. احداث این نوع ورودیبه منظور افزایش ظرفیت ذخیره، هزینه ی بالایی به طرح تحمیل نمی کند. ساختار سرریز کلید پیانویی ساده بوده و به طور قابل توجهی هزینه های احداث سرریز سدهای جدید را کاهش می دهد.سرریز کلیدپیانوییاز حدود یک دهه پیش مطرح شده است و به همین دلیل هنوز به صورت دقیق در ارتباط با این نوع سرریز و مشخصات هیدرولیکی آن بررسی گسترده و جامعی صورت نگرفته -است. ورودی کلید پیانویی به عنوان یک نوع گرداب شکن، بر شکل جریان گردابی تاثیر گذاشته و ظرفیت تخلیه ی شفترا افزایشمی-دهد.در تحقیق حاضر اثر ورودی کلید پیانویی بر هیدرولیک جریان در سرریزهای مدور قائم به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه جریان از نوع روزنه ای بر روی سرریز مدور قائم مجهز به ورودی کلید پیانویی ارزیابیمی شود. به دلیل پیچیدگی جریان عبوری از روی سرریز مدور با ورودیکلید پیانوییو دخیل بودن پارامترهای متعدد بر شرایط هیدرولیکی جریان، با انجام آنالیز ابعادی پارامترهای موثر بر مسأله شناساییگردیدند. مدل سازی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی عمران بر روی مدلی شبیه سازی شده از میدان جریان اطراف سرریز مدور قائم انجام شده است. مدل میدان جریان شامل مخزنی استوانه ای به قطر 2 متر و ارتفاع 1 متر است که در وسط کف این مخزن شفت مدور قائم با قطرهای مختلف (10و 7/12سانتیمتر)، متصل می گردد. آزمایشات برای دبی های مختلف در محدوده ی6 تا 28 لیتر بر ثانیه در حالت وجود و عدم وجود ورودی کلید پیانویی انجام شده است. برای مدل سازی شکل ورودی کلید پیانویی، فرم های مختلف ورودی با طول، ارتفاع و زوایای مختلف روی شفت قائم نصب گردید. نتایج آزمایشات برداشت های مختلفی از پروفیل های سرعت و سطح آب توسط سرعت سنج adv و عمق سنج که هر دو توسط ریل متحرک دواری بر روی دیواره مخزن سوار می شدند، می باشد. در نهایت با استفاده از نرم افزار آماریspss و روش درون یابی غیر خطی معادلات مختلفی برای تعیین ضریب دبیجریان و شرایط آستانه ایعبور جریان از حالت آزاد به جریان روزنه ای برای ورودی های مختلف کلیدپیانوییارائه خواهد شد. برای تعیین بهترین رابطه ها با کمترین خطا و بیشترین ضریب همبستگی، از توابع خطایnrmse، wqd و r2 استفاده شده است.