Skip to main content
SUPERVISOR
Abdolreza Kabiri
عبدالرضا کبیری سامانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maedeh Keihanpour
مائده کیهان پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Investigation of the effect of modern Daisy (Marguerite)-shape inlet on hydraulic characteristics of swirling flow at vertical shaft spillways
Shaft spillways are a common type of spillways used in dam engineering projects. Vertical circular shaft spillways are often prone to create swirling flow and vortices. These vortices result in air entrainment, causing several operational problems such as; fluctuations of water free-surface, structural vibrations, flow separation, negative pressure and reduction of the efficiency of turbines and pumping systems. Therefore, researchers have investigated various methods for controlling the vortices and swirling flow, changing the inlet by means of Morning glory, Piano key, Daisy (Marguerite)–shape and other reliable inlets. Daisy (Marguerite)–shape inlet increases the discharge capacity and reduces the strength of swirling flow. There is a lack of comprehensive studies of the flow hydraulic aspects over the Daisy (Marguerite)–shape inlets. Thus more investigations are essential to study the effects of these intakes on flow hydraulic characteristics, changing the effective geometric parameters. In the present study, hydraulic characteristics of flow over the Daisy (Marguerite)–shape inlets are investigated based on model experimentation. The study subjects to investigate the effects of a cavity on the bottom of the blades of Daisy (Marguerite)–shape inlets, Namely Modern Daisy (Marguerite)–shape inlets, making the spillway to behave likewise the labyrinth weirs, on the hydraulic characteristics of flow and vortex formation. Experiments were performed in a galvanized cylindrical reservoir in which a circular shaft spillway has been attached over the reservoir bottom at the center for a wide range of geometric and hydraulic parameters of Modern Daisy (Marguerite)–shape entrances. Results show that among all the studied models, a model with an external length ratio of 3.41, an external height ratio of 1.14 and an internal width ratio of 0.32 have the best hydraulic performance. Finally, applying the statistical software, different correlations were derived for the threshold and critical submergence depths as well as the free and orifice flow discharge coefficients, with the highest correlation coefficient and the least error values. Keywords : Vertical shaft spillway; Swirling flow; Modern Daisy (Marguerite)–shape spillway, Threshold submergence depth; Critical submergence depth; Flow discharge coefficient.
یکی از انواع سرریز در سدها، سرریز مدور قائم است. ورودی سرریز مدور قائم غالباً مستعد ایجاد جریان‌های گردابی است. پدیده جریان گردابی به­علت ورود هوا، همواره مشکلات و خسارت‌های زیادی نظیر نوسانی شدن سطح آب، ارتعاش سازه، جدایش جریان، ایجاد فشار منفی، کاهش دبی جریان و در نهایت کاهش بازدهی توربین‌ها و سیستم‌های پمپاژ را به طرح­های هیدرولیکی تحمیل نموده است. از این رو محققین، روش‌های مختلفی را جهت کنترل جریان گردابی ارائه کرده­اند که می‌توان به استفاده از ورودی­های نیلوفری، کلید‌پیانویی، گلبرگی‌شکل و سایر اشاره کرد. استفاده از ورودی گلبرگی‌شکل، ظرفیت تخلیه سرریز مدور قائم را افزایش داده و قدرت جریان گردابی را کاهش می­دهد. این نوع ورودی، هزینه زیادی را به طرح تحمیل نمی‌کند و در قیاس با سایر ورودی‌ها در هد ثابت، دبی بیشتری را از خود عبور می‌دهد. با درنظر گرفتن ویژگی‌های ورودی گلبرگی‌شکل و عدم وجود مطالعات جامع در این زمینه، انجام مطالعات و بررسی­های آزمایشگاهی بیشتر، جهت تحقیق در ارتباط با هیدرولیک جریان در اطراف این سرریزها با تغییر پارامترهای هندسی مؤثر، ضروری به­نظر می­رسد. تحقیق حاضر در ادامه مطالعات محققین پیشین به بررسی هیدرولیک جریان با تغییر در ساختار هندسه سرریزهای گلبرگی­شکل می­پردازد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تأثیر ایجاد حفره در پره‌های ورودی گلبرگی‌‌شکل ساده (تبدیل آن به سرریزی چندوجهی)، بر مشخصات هیدرولیکی جریان و مکانیزم شکل­گیری جریان گردابی است. آزمایش‌ها در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان در یک مخزن استوانه‌ای از جنس ورق گالوانیزه بر روی مدل شبیه‌سازی شده از میدان جریان اطراف سرریز مدور قائم با ورودی گلبرگی‌شکل مدرن برای بازه وسیعی از پارامترهای هندسی و هیدرولیکی انجام شده است. بررسی­ها نشان می‌دهد که، در میان تمام مدل‌های مورد بررسی در تحقیق حاضر، مدل‌ با نسبت طول بیرونی 41/3، نسبت ارتفاع بیرونی 14/1 و نسبت عرض درونی 32/0 دارای بهترین عمل­کرد هیدرولیکی است. در نهایت با استفاده از نرم‌افزار آماری ، روابطی با بیشترین ضریب هم‌بستگی و کمترین میزان خطا به­منظور تخمین پارامترهای مورد بررسی (عمق آستانه استغراق روزنه‌ای، عمق استغراق بحرانی، ضریب دبی در جریان آزاد و روزنه‌ای) پیشنهاد می­گردد. برای بررسی خطای هر یک از روابط، علاوه بر بهره‌گیری از R 2 ، از توابع خطا MAE ، WQD ، RMSE و RSS استفاده شده است. کلمات کلیدی: سرریز مدور قائم، جریان گردابی، ورودی گلبرگی‌شکل مدرن، آستانه استغراق روزنه‌ای، عمق استغراق بحرانی، ضریب دبی جریان در رژیم‌های آزاد و روزنه‌‌ای

ارتقاء امنیت وب با وف بومی