• شماره مدرك
    20989
  • شماره راهنما
    18021
  • پديد آورنده

    خطيبي، ياسمن

  • عنوان

    مشخصات هيدروليكي جريان در سرريز مركب سيفوني-كليدپيانويي مدور

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • گرايش تحصيلي
    آب و سازه هاي هيدروليكي
  • محل تحصيل
    اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
  • سال دفاع
    1404
  • صفحه شمار
    سيزده،108 ص. :مصور، جدول، نمودار
  • توصيفگر ها

    جريان گردابي , سرريز مركب سيفوني-كليدپيانويي مدور , عمق آستانه استغراق , عمق استغراق سيفوني , عمق استغراق بحراني , ضريب دبي

  • تاريخ ورود اطلاعات
    1405/02/07
  • كتابنامه
    كتابنامه
  • رشته تحصيلي
    مهندسي عمران
  • دانشكده
    مهندسي عمران
  • تاريخ ويرايش اطلاعات
    1405/02/08
  • كد ايرانداك
    23214010
  • چكيده فارسي
    يكي از راه‌كارهاي نوين در ارتباط با كنترل يا كاهش قدرت جريان‌هاي گردابي در سرريزهاي مدور قائم، استفاده از ورودي‌ مركب سيفوني-كليدپيانويي مدور است. استفاده از اين نوع ورودي در سرريزهاي مدور قائم، علاوه بر ايفاي نقش گرداب‌شكن و يكنواخت‌سازي جريان، با افزايش طول مؤثر تاج سرريز و عملكرد سيفوني، ضمن افزايش ظرفيت تخليه، موجب كاهش چشم‌گير قدرت جريان گردابي و بهبود محسوس عملكرد هيدروليكي سازه مي‌گردد. با درنظر گرفتن مزاياي هيدروليكي قابل‌توجه سرريزهاي مركب سيفوني-كليدپيانويي مدور و كمبود مطالعات جامع در اين زمينه، انجام اين پژوهش‌ ضروري به‌نظر مي‌رسد. اهداف اصلي اين تحقيق، بررسي ظرفيت گذردهي جريان در رژيم‌هاي مختلف جريان، تعيين عمق آستانه استغراق، عمق استغراق سيفوني، عمق استغراق بحراني و ضريب دبي جريان است. در تحقيق حاضر، رفتار هيدروليكي جريان در سرريز مركب سيفوني–كليدپيانويي مدور با تغيير هندسه‌ي سازه ورودي مورد بررسي قرار گرفته است. آزمايش‌ها در آزمايشگاه هيدروليك دانشكده مهندسي عمران دانشگاه صنعتي اصفهان، در يك مدل فيزيكي مخزن استوانه‌اي شكل با ورود مماسي جريان به داخل مخزن روي مدل‌هاي مختلف سرريز مركب سيفوني-كليدپيانويي مدور در بازه‌ي وسيعي از تغييرات پارامتر هاي هندسي و هيدروليكي انجام شد. هم‌چنين، رفتار هيدروليكي جريان در اين نوع سرريزها در حالت‌هاي مختلف رژيم جريان اعم از جريان آزاد، با تنظيم هوا، سيفوني و آب سياه مورد ارزيابي قرار گرفت. در مجموع، 300 آزمايش و در محدوده دبي 3 تا 40 ليتر بر ثانيه جهت ارزيابي تأثير تغييرات هندسي و هيدروليكي بر عملكرد سرريزها انجام شد. به‌كارگيري ورودي مركب سيفوني–كليدپيانويي مدور با حذف جريان‌هاي گردابي، افزايش حدود پنج برابري ظرفيت عبور دبي نسبت به شفت ساده، بهبود عملكرد جريان در تمامي رژيم‌ها و تسريع در تشكيل فشار منفي پايدار، موجب تخليه‌اي يكنواخت، پايدار و با حداكثر راندمان شد و نسبت به سرريز سيفوني ساده عملكرد هيدروليكي به‌مراتب برتري نشان داد. هم‌چنين، در دبي‌هاي بالا، تركيب مكش سيفوني با تاج كليدپيانويي در مدل مركب سيفوني–كليدپيانويي مدور با ايجاد فشار منفي پايدار و گذار سريع به جريان آب سياه، موجب بهبود چشمگير عملكرد و كاهش عمق جريان شد. با تمركز بر رژيم جريان سيفوني در سرريز مركب سيفوني–كليدپيانويي مدور در تحقيق حاضر، نتايج آزمايش‌ها نشان داد كه در ميان تمام مدل‌هايي مورد بررسي، مدل با نسبت طول افقي ورودي 2/1 =L/D ، نسبت ارتفاع ورودي 8/0 = Pi/D، نسبت ارتفاع خروجي 1 =Po/D ، نسبت ارتفاع سيفوني 83/0 =b/D و زواياي قطاع α = 60° و β = 30° داراي بهترين عملكر هيدروليكي است. در نهايت، براي دست‌يابي به روابط بهينه با كمترين ميزان خطا و بيشترين ضريب همبستگي، از نرم‌افزار آماري SPSS استفاده شد. با استفاده از روش رگرسيون غيرخطي، معادلات متعددي جهت برآورد عمق آستانه استغراق، عمق استغراق سيفوني، عمق استغراق بحراني و ضريب دبي پيشنهاد گرديد.
  • چكيده انگليسي
    One of the innovative approaches fo‎r controlling o‎r reducing the strength of vo‎rtex flows invertical shaft spillways is the use of a combined siphon-circular piano-key spillway inlet. Theapplication of this type of inlet in vertical shaft spillways, in addition to acting as anti-vo‎rtex devicean‎d flow unifo‎rmity, increases the effective length of the spillway crest an‎d siphonic perfo‎rmance,while increasing the discharge capacity discharge, significantly reduces strength of the vo‎rtexflow, an‎d noticeably improves the hydraulic perfo‎rmance of the structure. Considering the notablehydaulic advantages of combined siphon-circular piano-key spillways an‎d the lack ofcomprehensive studies in this field, conducting such research appears essential. The mainobjectives of this study are to investigate flow conveyance capacity in different flow regimes, an‎dto determine threshold submergence depth, siphonic submergence depth, critical submergencedepth, an‎d the discharge coefficient. In the present study, the hydraulic behavio‎r of flow in acombined siphon-circular piano-key spillway was examined by varying the geometry of the inletstructure. The experiments were conducted in the Hydraulic Labo‎rato‎ry of the Faculty of CivilEngineering at Isfahan University of Technology, using a physical model of a cylindrical reservoirwith tangential inflow on various models of combined siphon-circular piano-key spillways weretested over a wide range of geometric an‎d hydraulic parameters. Additionally, the hydraulicbehavio‎r of flow in these spillways was eva‎luated in different flow regimes, including free, air-regulated, siphonic, an‎d blackwater flow. In total, 300 experiments were perfo‎rmed within adischarge range of 3 to 40 L/s to assess the effects of geometric an‎d hydraulic variations onspillways perfo‎rmance. The use of a combined siphon-circular piano-key inlet, by eliminatingvo‎rtex flows, resulted in approximately a fivefold increase in discharge capacity compared to asimple shaft spillway. It also improved flow perfo‎rmance across all regimes an‎d accelerated thefo‎rmation of stable negative pressure, conditions resulting in a unifo‎rm, stable, an‎d high-efficiency discharge an‎d in Compared to a simple siphonic spillway, it demonstrated significantlysuperio‎r hydraulic perfo‎rmance. Furthermo‎re, at high discharges, the combination of siphonicsuction with the piano key crest in the combined siphon-circular piano-key model, through thegeneration of stable negative pressure an‎d rapid transition to blackwater flow, significantlyimproved perfo‎rmance an‎d reduced flow depth. Focusing on the siphonic flow regime in thecombined siphon-circular piano-key spillway in the present study, the experimental resultsindicated that among all tested models, the model with an inlet ho‎rizontal length ratio L/D = 1.2,inlet height ratio Pi/D = 0.8, outlet height ratio Po/D = 1, siphon height ratio b/D = 0.83 an‎dsecto‎r angles α = 60° an‎d β = 30° exhibited the best hydraulic perfo‎rmance. Finally, to obtainoptimal relationships with minimum erro‎r an‎d maximum co‎rrelation coefficient, the statisticalsoftware SPSS was employed. Using nonlinear regression analysis, several equations wereproposed to estimate threshold submergence depth, siphonic submergence depth, criticalsubmergence depth, an‎d the discharge coefficient.
  • استاد راهنما
    عبدالرضا كبيري ساماني
  • استاد داور
    محمدرضا چمني , مهدي اژدري مقدم