بررسی آزمایشگاهی اثرگذاری‌های هندسه پایه‌های جداکننده جریان بر آبگذری سرریز کلید پیانویی

از جمله مسئله هایی که در زمینه سرریز کلید پیانویی مطرح شده است، نوسان تیغه آب عبوری از روی سرریز است. استفاده از پایه‌های جداکننده جریان یکی از راه‌های موثر بر کاهش نوسان تیغه آب است. در این تحقیق آزمایشگاهی اثرگذاری‌های پایه‌های جداکننده جریان بر آبگذری سرریز کلیدپیانویی مستطیلی، مثلثی و ذوزنقه‌ای شکل در نقشه و طرح (پلان) بررسی شده است. پایه‌های استفاده شده با مقطع دایره‌ای، مربعی و مستطیلی روی دیوارهای پایین‌دست سرریز نصب شد. آزمایش‌ها در آبراهه‌ای (کانالی) با طول 10 متر، عرض و ارتفاع 0.75 و 0.80 متر انجام شد. نتایج نشان داد که پایه‌های جداکننده جریان، افزون بر جدایش جریان پس ازپایه‌ها و ایجاد فضایی برای ارتباط هوای سطح آزاد با قسمت زیرین جریان خروجی از روی سرریز، موجب کاهش شدت نوسان تیغه آب عبوری از روی آن نیز می‌شود. استفاده از پایه‌های جداکننده تاثیر منفی بر آبگذری در سرریزکلیدپیانویی مستطیلی و ذوزنقه‌ای ندارد و تنها در سرریز کلیدپیانویی مثلثی، موجب کاهش ١٠ درصدی آبگذری سرریز شده است. عملکرد پایه‌های مربعی و مستطیلی بر روی آبگذری و جداشدگی جریان مشابه بود. تاثیر جداشدگی جریان در پایه مستطیلی نسبت به پایه مربعی بهتر ارزیابی می‌شود. همچنین تاثیر این دو پایه بر روی جداشدگی جریان مناسب‌تر از پایه دایره‌ای است.

an experimental study of the effects of splitter geometry on the flow discharges of piano key weirs

introduction: piano key weir (pkw) is the newest type of nonlinear labyrinth weirs (lws). an initial study on this weir has indicated that it can significantly increase the discharge besides having a simple and economical structure. during the past years, different researches have been done to check the factors effecting the flow discharge and optimization of this type of weir. however, there are limited references on the ventilation mechanism and aeration of this weir at the outlet. only solution that has been presented for aeration at the outlet is aeration gallery at the downstream part. another problem that has been discussed for pkws and weir overflows is nappe oscillation after the flow crosses the weir crest. the past studies have considered the use of a splitter for reducing nappe oscillations in linear weirs. bing inspired by this method, researchers have used three piers with different circular, square, and rectangular geometries in pkws to reduce nappe oscillation. methodology: all the experiments of this research were performed in a rectangular channel with a metal floor with a width of 75 cm and unbreakable glass walls with a height of 80 cm in the hydraulic laboratory of the department of water engineering and hydraulic structures in tarbiat modares university, tehran. the water flow from the underground tank entered the flow-calming tank by two pumps with a maximum discharge of 85 l/s, reached the weirs after passing through the calming plates, and fell into the underground tank after passing over the weirs at the end of the flume. this cycle continued during various tests under different hydraulic conditions. the discharge flow was measured with an ultrasonic flowmeter with an accuracy of 0.01 l/s after being pumped and before entering the calming tank. all the experiments were performed under the free flow conditions. the upstream flow depth was measured with a point gauge with an accuracy of ±1 mm. this depth gauge was moved through the rails mounted on the walls of the channel so that the water depth could be measured at the desired points. 3 a-type pkws with different rectangular, triangular, and trapezoidal designs were used in the plan. three splitters with circular, square, and rectangular cross-section geometries were installed on the weir crowns and in the downstream corners of the weir keys.