Skip to main content
SUPERVISOR
Sayed Hossein Saghaian nejad esfahani,Manouchehr Heidarpour
سیدحسین سقائیان نژاداصفهانی (استاد مشاور) منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
SARA BAGHERI
سارا باقری قوام آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Characteristics of Flow over Rectangular Sharp-Crested Side and Normal Weirs
The weirs are the simplest, least expensive and probably most accurate hydraulic structures for controlling and measuring water flow in open channels. The most common types of weirs are rectangular sharp-crested weirs. This kind of weirs could be investigated in two types of side and normal weirs. Side weirs set into the side of a channel for diverting a portion of the discharge when the water surface rises above the weir crest level. Side weirs are used in irrigation and drainage networks, urban sewage systems, storm relief, separating of sediment and reduction of bed load. Flow over side weirs is a typical case of spatially varied flow, in which discharge is reduced along of the main channel. Normal weirs set perpendicular to the flow direction and raise the upstream water level. In this situation, the spilling velocity increases and a two-dimensional flow occurs over the crest of weir. In this study, the hydraulic characteristics of 15 physical models of rectangular sharp-crested side weirs in subcritical flow were considered. Discharge coefficient, flow nappe profiles, variation of specific energy, three-dimensional velocity distributions over the crest, variation of boundary layer thickness, variation of discharge and angle of the spilling jet along the crest of weir were investigated. The results show that at the upstream and downstream of the side weir, which are far from the weir plane, the flow could be considered to be almost horizontal and the values of V y and V z are small. The results revealed that the highest values of V x that referred to the longitudinal velocity occur near the beginning of the weir while the lowest values of this component of velocity would take place close to the end of the weir. The velocity V y shows the vertical velocity over the crest of weir. The values of V y demonstrated that the flow moves upward near the crest of weir. With increasing the depth, the y -velocity gradually decreases until the downward flow is generated at the water surface. The V z that implies the velocity of spill flow over the side weir increases along the crest of weir from the beginning of the weir toward the end of it. The maximum of V z was observed close to the end of the weir. Analyzing the velocity profiles indicates that elementary discharge increases along the crest of weir. When the weir width decreases the elementary discharge increases but the upstream Froud number does not have significant effect on this parameter. Opposite of the elementary discharge, the difference of flow depths at upstream and downstream of the weir and the angle formed by the spilling jet with the normal to the plane of weir are increased by increasing the Froud number.
سرریزها ساده ترین، ارزانترین و احتمالاً متداولترین سازه های هیدرولیکی هستند که به منظور کنترل و اندازه گیری شدت جریان در کانال های باز مورد استفاده قرار می گیرند و در این میان سرریزهای لبه تیز مستطیلی به علت برخورداری از ساختاری ساده و نیز دقت بالا در تعیین میزان دبی عبوری، توجه بسیاری را به خود معطوف داشته اند. این نوع از سرریزها خود در دو دسته جانبی و عمود بر جهت جریان یا نرمال قابل بررسی می باشند. سرریزهای جانبی در دیواره کانال اصلی نصب شده و در زمانی که عمق آب در این کانال به تراز تاج سرریز می رسد، آب اضافی را از خود عبور داده و به کانال جانبی که در امتداد کانال اصلی قرار دارد، منتقل می کنند. سرریزهای جانبی در شبکه های آبیاری و زهکشی و نیز سیستم های جمع آوری فاضلاب به منظور تنظیم جریان، به جهت کنترل و انحراف سیلاب در زمان وقوع سیل و همچنین برای جداسازی رسوب و کاهش بار بستر به کار می روند. جریان در یک سرریز جانبی از نوع متغیر مکانی با کاهش دبی می باشد. در این نوع جریان مقدار دبی در طول کانال اصلی کاهش پیدا کرده و با توجه به نوع جریان در بالادست سرریز (فوق یا زیر بحرانی) نیم رخ سطح آب روی تاج سرریز و همچنین مقطع کنترل متفاوت خواهد بود. سرریزهای نرمال به صورت عمود در مقابل جریان قرار می گیرند و باعث می شوند تا عمق آب در پشت این سازه بالا آمده و بر سرعت آب در ضمن عبور از روی آن افزوده شود و در این حالت یک جریان دو بعدی روی سرریز ایجاد می شود. در این تحقیق خصوصیات هیدرولیکی ?? مدل آزمایشگاهی سرریز جانبی لبه تیز مستطیلی در شرایط جریان زیربحرانی مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور ضرایب دبی، نیم رخ های سطح آب، تغییرات انرژی مخصوص در امتداد سرریز، توزیع نیم رخ های سرعت سه بعدی واقع بر تاج سرریز، تغییرات ضخامت لایه مرزی، تغییرات دبی و زاویه جت خروجی در طول تاج سرریز مورد بررسی واقع شد. نتایج حاکی از آن بود که سرعت جریان در راستای کانال اصلی ( V x ) با نزدیک شدن به ابتدای سرریز افزایش یافته و بیشترین سرعت V x در نزدیکی لبه ابتدایی سرریز رخ می دهد. با ورود جریان به صفحه سرریز این سرعت کاهش یافته تا جایی که کمترین سرعت در نزدیکی لبه انتهایی سرریز می باشد. پس از عبور جریان از صفحه سرریز، سرعت V x دوباره افزایش یافته تا اینکه به مقدار تقریباً ثابتی برسد. بررسی داده های سرعت در راستای عمق جریان ( V y ) نشان داد که در نزدیکی لبه تاج سرریز جریان به شدت از پایین به بالا حرکت داشته اما در عمق های بالاتر، این سرعت به تدریج کاهش یافته تاجایی که در نزدیکی سطح آب جهت سرعت V y معکوس گشته و راستای حرکت جریان از بالا به سمت پایین می گردد. با بررسی مقادیر سرعت در راستای عمود بر صفحه سرریز ( V z ) مشخص شد که این مؤلفه از سرعت قبل از شروع سرریز ناچیز است، اما با ورود جریان به صفحه سرریز به شدت افزایش می یابد. این افزایش سرعت در طول تاج سرریز ادامه داشته تا جایی که حداکثر سرعت V z در نزدیکی انتهای سرریز مشاهده می شود. پس از آن این سرعت به صورت ناگهانی افت کرده به گونه ای که مقدار آن در پایین دست سرریز ناچیز می گردد.

تحت نظارت وف ایرانی