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