Skip to main content
SUPERVISOR
Manouchehr Heidarpour,Sayed Hossein Saghaian nejad esfahani,Jahangir Abedi-Koupai
منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما) سیدحسین سقائیان نژاداصفهانی (استاد مشاور) جهانگیر عابدی کوپائی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Yasin Hosseini
یاسین حسینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Numerical and Experimental Investigation Flow in Combined Device of Weir-Gate in Rectangular Channel
: The common gate and weir systems are being used for measuring flow discharge in open channels. But in some cases, passing water with flouted material or sediment can cause some disruptive effects on their performance and also it can increase the measuring error. In order to solve this problem, weir and gates can be combined and create an intensive hydraulic system known as gate-weir, by this way it will let the sediment to traort under the gate and also let the floated particles pass through the above of weir. Generally the structures should be modeled before the fabrication process, because it can prevent from excessive and sometimes unnecessary costs. But there is a problem that sometimes the behavior of the physical model differs from the behavior of original scale, and therefore the extension of the obtained information from the simulation model does not cover all aspects of the original system. Moreover, there are many serious problems in measuring process and also measuring tools. Therefore, software has been developed, that they are using the mathematical models and theoretical predictions, to minimize the differences between the model and prototype studies. In this study, numerical simulation of flow in the combined model weir - gate has been accomplished by using the CFX software. The discharge that has been separated by using software were compared with provided equations by the Swamee (1988) and Kindzvatr-Carter (1957) for the weir and Swamee (1992), Benjamin and Beirami for the gate. All equations presented acceptable magnitude ??for the amount of calculated discharge in comparison with the numerical model. All presented equations for weirs and gate were combined and flow rate passing through a combined weir and gate structures were calculated and compared with laboratory discharge values. Between all presented combination equations, the compound equation containing Kindzvatr - Carter (1957) for the weir and Benjamin for the gate has the minimum error. After making the comparison between the experimental values with results of presented equations, the C coefficient was calculated for the compound equations and the results were assessed with different statistic indices. All presented equations for the combination weir and gate had the maximum ±3/6 error. Using the Kindzvatr- Carter for calculating the discharge in the weir and also using the Benjamin equation for the gate had a minimum range of error in calculating the flow discharge in the weir gate as a combination of structures. The magnitude of the error for all tested discharge that they passed through the combination of structures was in the range of ±1/7. On the assessment of the gate’s submergence effect on flow rate passing through the compound structures some results were observed. By this way with increasing the submergence, flow rate passing through the gate does not change until the weir submerged and also when the weir being submerged the flow rate will decreases. Key words : combined weir and gate, sharp edges weir, sluice gate, combined Discharge, Computational fluid dynamic
از سیستم های متداول سرریز و دریچه برای اندازه گیری دبی جریان در کانال های روباز استفاده می شود. ولی در مواردی که آب انتقالی حاوی مواد رسوبی یا شناور باشد موجب بروز مشکلاتی در نحوه عملکرد آن‌ها شده و خطای اندازه گیری بالا می رود. برای حل این مشکل، می توان سرریز و دریچه را با هم ترکیب نمود و سیستم هیدرولیکی متمرکزی به نام سرریز-دریچه تشکیل داد که امکان انتقال مواد رسوبی از زیر دریچه و مواد شناور از روی سرریز را فراهم می آورد. به طور کلی سازه های آبی قبل از فرآیند ساخت، مدل سازی می شوند تا از صرف هزینه زیاد و بعضاً بی مورد جلوگیری گردد. اما مشکلی که وجود دارد این است که در برخی مواقع رفتار جریان در مدل فیزیکی با رفتار در سیستم واقعی متفاوت می باشد و در نتیجه، بسط اطلاعات بدست آمده از مدل همیشه تمام جنبه های سیستم واقعی را شبیه سازی نمی کند. ضمن اینکه مشکلات جدی در اندازه گیری وجود داشته و وسایل اندازه گیری نیز عاری از خطا نمی باشند. به همین منظور نرم افزارهایی طراحی شده اند تا با استفاده از مدل های ریاضی و پیشگویی های تئوری این اندازه گیری ها را در حوزه جریان انجام داده و تفاوت های بین مطالعات در مدل و نمونه اصلی را به حداقل برسانند. در این مطالعه شبیه سازی عددی جریان در مدل ترکیبی سرریز-دریچه به کمک نرم افزار CFX صورت گرفته است. دبی تفکیک شده با استفاده از نرم افزار با روابط ارائه شده توسط سوامی 1988 و کیندزواتر- کارتر 1957برای سرریز و روابط سوامی1992، بنجامین، و بیرامی برای دریچه مقایسه شد. همه روابط مقادیر قابل قبولی برای دبی نسبت به میزان محاسبه شده توسط مدل عددی ارائه نمودند. روابط ارائه شده برای سرریز و دریچه با یکدیگر ترکیب شده و میزان دبی عبوری از سازه ترکیبی سرریز و دریچه محاسبه شد و با مقادیر دبی عبوری در آزمایشگاه مقایسه شد. از بین روابط ترکیبی ارائه شده ترکیب رابطه کیندزواتر-کارتر 1957 برای سرریز و رابطه بنجامین برای دریچه کمترین مقدار خطا را نشان داد. بعد از مقایسه روابط ارائه شده با مقادیر آزمایشگاهی ضریب C برای روابط ترکیبی محاسبه شده و این روابط با شاخص های آماری مختلف مقایسه شدند. بجز ترکیب رابط انرژی برای دریچه و و روابط ارائه شده برای سرریز، سایر روابط حداکثر 6/3± درصد خطا را نشان می دهند. استفاده از رابطه کیندزواتر و کارتر برای محاسبه دبی سرریز و رابطه بنجامین برای محاسبه دبی عبوری از زیر دریچه کشویی کم‌ترین محدوده خطا را در محاسبه دبی عبوری از سازه ترکیبی سرریز - دریچه دارا بود. در محدوده مورد آزمایش مقدار این خطا برای کل دبی ها عبوری از سازه ترکیبی در محدوده 7/1± مشاهده شد. در بررسی تاثیر میزان استغراق دریچه بر میزان دبی عبوری از سرریز و دریچه در سازه ترکیبی مشاهده شد که با افزایش میزان استغراق تا زمانی که سرریز مستغرق نشود میزان دبی عبوری از دریچه تغییر نمی کند و با مستغرق شدن سرریز میزان دبی عبوری از دریچه کاهش می یابد. کلمات کلیدی: ترکیب سرریز و دریچه، سرریز لبه تیز، دریچه کشویی، دبی ترکیبی، دینامیک سیالات محاسباتی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی