بررسی آزمایشگاهی جریان در آبگیر استوانه ای متحرک روزنه دار

در این تحقیق یک سازه با عملکرد همزمان تنظیم سطح آب و آبگیری، به عنوان آبگیر استوانه ای متحرک روزنه دار توسعه داده شده و به بررسی آزمایشگاهی عملکرد هیدرولیکی آن پرداخته شده است. در آبگیر های فعلی دو سازه جداگانه شامل سازه های تنظیم سطح آب و آبگیر برای کاهش نوسانات سطح آب بالادست سازه و داشتن دبی آبگیری کنترل شده با تغییرات دبی در کانال اصلی مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر آن در آبگیرهای مذکور مشکلاتی مانند میزان افت زیاد جریان و رسوب گذاری وجود داشته که در آبگیر معرفی شده، این مشکلات تاحدودی کاهش یافته است. در تحقیق فوق، پارامترهای موثر بر هیدرولیک این سازه (مستخرج از تئوری باکینگهام)، شامل قطر بدنه استوانه ای، میزان بازشدگی دریچه، دبی کانال اصلی، دبی انحراف یافته، عمق آب بالادست و شکل روزنه، مورد آزمایش قرارگرفته است. به طورکلی این تحقیق به سه بخش اصلی تقسیم گشته که شامل: (1) آنالیز هندسی، ابعادی و تحلیلی به منظور استخراج یک تئوری بنیادی قوی برای مطالعه و بررسی سازه (2) بررسی آزمایشگاهی که در آزمایشگاه هیدرولیک گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی ساری روی فلومی به طول 10 و عرض 3/0 متر در محدوده دبی4/0 تا 44 لیتر بر ثانیه برای آبگیر استوانه ای با روزنه های مستطیلی و دایره ای شکل با قطر بدنه استوانه¬ای درمحدوده 90- 150 میلی متر و قطر لوله انتقال ثابت 30 میلی متر برای تمام آزمایش ها به منظور بررسی تأثیر پارامترهای دبی کانال اصلی، قطر بدنه استوانه ای، عمق آب بالادست سازه، میزان بازشدگی دریچه و شکل روزنه روی دبی آبگیری انجام شده که محدوده عدد رینولدز و فرود در این آزمایش ها به ترتیب 1600-200000 و 1/0-45/0 به دست آمد. (3) آزمایش هایی که در آزمایشگاه هیدرولیک گروه مهندسی عمران دانشگاه دانشگاه اوستفالیای آلمان روی فلومی به طول 7.5 و عرض 3/0 متر در محدوده 3/0-20 لیتر بر ثانیه با استفاده از سرریز استوانه ای با قطر ثابت 75 میلی متر به عنوان سازه آبگیر و سه حالت بدون لوله انتقال، با لوله انتقال با قطرهای 2 و 3 سانتی متر به منظور بررسی نسبت مساحت ورودی به مساحت لوله انتقال روی دبی آبگیری و ضریب دبی روزنه انجام گردید. بر اساس نتایج به دست آمده از بخش تئوری، بهترین محل محور دوران سازه، در فاصله d/2 (شعاع لوله آبگیر) از محیط استوانه بوده که می تواند حداکثر نوسان ارتفاعی سازه در راستای قائم را محقق سازد. با توجه به لزوم آبگیری در تمام حالات عملکرد هیدرولیکی استوانه (سرریز، سریز- دریچه و دریچه) و ایجاد ارتفاع آب مناسب روی روزنه ها، بر اساس تحلیل ریاضی، مناسب¬ترین موقعیت آنها در نزدیکترین محل به محور لوله آبگیر تعیین گردیده است. همچنین، نتایج بخش اول آزمایش ها نشان می دهد که در حالت آبگیری از عملکرد هیدرولیکی سرریز برای تمامی نمونه های آزمایش شده با افزایش دبی کل، دبی آبگیری ابتدا افزایش، سپس روندی کاهشی به خود میگیرد. به طوری که درمقدار دبی های زیاد کانال اصلی مقدار دبی آبگیری بسیار کمتر از دبی آبگیری در دبی های کم می گردد، در حالت آبگیری از عملکرد هیدرولیکی سرریز- دریچه با بازشدگی زیاد، دبی آبگیری آبگیر استوانه ای با روزنه¬های مستطیل شکل بیشتر از دبی آبگیری آبگیر با روزنه های دایره ای شکل و در حالت آبگیری از عملکرد سرریز و سرریز-دریچه با بازشدگی کم، عکس آن صادق می باشد. به علاوه، با استفاده از این سازه در محدوده وسیعی از تغییرات دبی در کانال اصلی می توان دبی آبگیری را با چرخش سازه و تغییر عملکرد هیدرولیکی آن ثابت نگه داشت. در نهایت، براساس نتایج بخش دوم آزمایشات که به منظور تأثیر نسبت مساحت روزنه های ورودی به مساحت لوله انتقال انجام شد، در یک مقدار هد ثابت آب روی روزنه با کاهش نسبت مساحت ورودی به مساحت لوله انتقال ضریب دبی روزنه افزایش یافته و حداکثر ضریب دبی زمانی رخ می دهد که قطر لوله انتقال برابر با قطر بدنه استوانه ای می باشد.