Skip to main content
SUPERVISOR
Abdolreza Kabiri
عبدالرضا کبیری سامانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohamad javad Mojadami
محمدجواد مجدمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
Spillways and bottom outlets are the common hydraulic structures in dam engineering to convey excess water from the reservoir toward the downstream river. Economy and operation are the major factors affecting the type of spillway and its’ crest shape to avoid unfavorable hydraulic phenomena. An appropriate spillway crest results in increasing the discharge coefficient and distributing a uniform pressure inside the conveying conduits. One of the most common types of spillways in dam engineering is shaft spillways with morning glory inlet. Generation of swirling flow at the entrance of the shaft spillways and entraining air into the conduits is an unfavorable phenomenon. Air-entrainment into the system leads to different depressing effects on system operation including reduction of the discharge coefficient and can cause severe damages. To control the swirling flow phenomenon one way is the application of anti-vortex devices. Applying certain shape of inlets e.g. installing a Daisy (Marguerite)-shape inlet over the shaft entrance is another alternation to avoid the swirling flow effects thereby to increase the discharge coefficient. Marguerite-shape inlet has been used in different existing dam projects. Marguerite inlet is a unique inlet compared to other shapes of spillway crests for a constant head. This is in part due to spatially varied flow inside the marguerite inlet which makes it capable of passing greater discharge. Although different types of dam spillways have been the subject of different investigations, there is a lack of study on these types of spillways. In this study, the effects of Daisy (Marguerite)-shape inlet on free-flow through shaft spillways have been investigated based on model experimentation. Dimensional analysis has been used to determine the effective dimensionless parameters. Experiments were conducted in a cylindrical model of 2 m diameter with two shafts of 10 and 12.5 cm diameters on the tank bottom. The tests have been performed based on a wide range of geometric and hydraulic parameters to study the effects of each dimensionless parameter on flow hydraulics. Finally, applying software and nonlinear regression analyses empirical correlations were obtained for estimating the discharge coefficient and the threshold depth of orifice flow over Daisy-shape inlets. To validate these correlations, the normalized root-mean-square error (NRMSE), the weighted quadratic deviation (WQD) and the coefficient of determination R 2 were applied . Contrary to R 2 , both NRMSE and WQD must be small to have the best correlations. Keywords : Daisy (Marguerite) inlet, Discharge coefficient, Experimental model, Free-flow, Orifice flow, Shaft spillways, Threshold depth.
یکی از راه‌های جلوگیری از بروز هرگونه آسیب غیرقابل جبران در سدها و تأسیسات وابسته استفاده از مجاری تخلیه‌کننده مناسب است. مهم‌ترین مجاری تخلیه در سدها؛ سرریزها و تخلیه‌کننده‌های تحتانی هستند که نقش آن ها انتقال سیل از مخزن به رودخانه پایین‌دست است. معیار انتخاب مناسب سرریزها، میزان اعتمادپذیری طرح و ملاحظات اقتصادی است. از مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار بر هیدرولیک جریان در سرریزها، شکل تاج سرریز است. شکل ورودی تاج سرریز باید تأمین کننده شرایط مطلوب هیدرولیکی نظیر ضریب تخلیه مناسب و توزیع کاملاً یکنواخت فشار در مجرا باشد. سرریزها بر اساس پاسخ گویی مناسب به نیازهای اولیه چون انتقال مطلوب و مطمئن سیل و تخلیه آب به نقطه ایمن به دسته‌‌های متفاوتی تقسیم می‌شوند. یکی از انواع بسیار مهم و کاربردی سرریزها، سرریز مدور قائم با فرم‌های مختلف ورودی نظیر نیلوفری یا لاله ای است. استفاده از این نوع سرریزها به خصوص در شرایطی که ساخت انواع دیگر سرریز با محدودیت مکانی روبروست، بسیار مقرون به صرفه است. یکی از معایب هیدرولیکی این نوع سرریزها تشکیل جریان گردابی در ورودی سرریز و به تبع آن ورود هوا به مجرا است. ورود هوا به سیستم تأثیرات منفی زیادی بر عمل کرد هیدرولیکی این نوع سرریزها دارد و باعث خسارات جبران نا پذیری می شود. از معایب تشکیل گرداب در سازه‌های هیدرولیکی می‌توان به کاهش ضریب دبی و دبی سرریز اشاره نمود. زیرا هنگام تشکیل گرداب انحنای بسیار شدید خطوط جریان به طرف مرکز اتفاق می‌افتد. در سال‌های اخیر برای جلوگیری از ورود هوا به سیستم‌های هیدرولیکی انواع مختلف تأسیسات ضدگرداب پیشنهاد شده است. یکی از راه‌های مقابله با گرداب به منظور افزایش ضریب دبی و ظرفیت تخلیه و هم چنین اجتناب از خسارات ناشی از تشکیل گرداب ورود هوا به سیستم، اصلاح شکل ورودی به صورت گلبرگی یا مینایی است. با استفاده از این سازه می توان طول تاج سرریز را افزایش داد. ورودی گلبرگی شکل را می‌توان برای سرریزهای مدور قائم انواع سدها بکار برد. احداث این نوع سرریز به منظور افزایش ظرفیت ذخیره، هزینه‌ی بالایی به طرح تحمیل نمی‌کند. سرریز گلبرگی با عمل کرد به صورت جانبی در قیاس با انواع دیگر شکل‌های ورودی، در هد یکسان دبی بیشتری را از خود عبور می‌دهد و از این حیث منحصر به فرد است. با وجود مطالعات و آزمایش های انجام شده در سال های اخیر هنوز روابطی جامع برای تعیین ضریب دبی عبوری از این سرریز در حالت آزاد ارائه نشده است. در تحقیق حاضر به بررسی اثر ورودی گلبرگی شکل بر هیدرولیک جریان در سرریزهای مدور قائم به صورت آزمایشگاهی پرداخته شده است. جهت طرح ریزی آزمایشات لازم است با انجام آنالیز ابعادی پارامتر های مؤثر بر مسأله شناسایی شوند. از این رو در تحقیق حاضر، با انجام آنالیز ابعادی پارامتر های بی بعد مؤثر تعیین شدند. آزمایشات در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده ی مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان بر روی مدل شبیه سازی شده از میدان جریان اطراف سرریز مدور قائم انجام شده است. آزمایشات برای بازه ی وسیعی از پارامتر های هندسی و هیدرولیکی انجام شد تا تأثیر هریک از پارامتر های بی بعد بر جریان مشخص شود. در نهایت با استفاده از نرم افزار آماری و روش درون یابی غیرخطی معادلات مختلفی برای تعیین ضریب دبی جریان و تعیین آستانه ی استغراق روزنه ای برای ورودی های مختلف گلبرگی شکل ارائه می شود. برای تعیین بهترین رابطه‌ها با کمترین خطا از توابع خطایNRMSE و WQD و ضریب همبستگی R 2 استفاده شده است. کلمات کلیدی: ضریب دبی، جریان آزاد، آستانه ی استغراق روزنه ای، سرریز گلبرگی و مدل آزمایشگاهی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی