>
Fa   |   Ar   |   En
   بررسی آزمایشگاهی آستانه استغراق فلوم‌های با گلوگاه ترکیبی  
   
نویسنده سلطانی کاظمی حسین ,سلیمانی بابرصاد محسن ,پورمحمدی محمد حسین ,اسلامی حسین ,قربانی زاده خرازی حسین
منبع هيدروليك - 1403 - دوره : 19 - شماره : 3 - صفحه:85 -98
چکیده    فلوم یکی از سازه‌های متداول اندازه‌گیری آب در مجاری باز می‌باشد. یکی از اصول اندازه‌گیری جریان با استفاده از این سازه‌، مشخص بودن آزاد یا مستغرق بودن جریان عبوری از آن می‌باشد. هدف این تحقیق تعیین آستانه استغراق دو نوع فلوم با گلوگاه ترکیبی می‌باشد. آزمایش‌های این تحقیق در یک فلوم به طول، عرض و ارتفاع به‌ترتیب 20، 0.6 و 0.5 متر در آزمایشگاه هیدرولیک سازمان آب و برق خوزستان انجام شده است. برای این تحقیق 9 مدل فلوم با مقطع ذوزنقه‌ای-مستطیلی و 4 مدل فلوم با مقطع مثلثی-مستطیلی در دبی‌های مختلف مورد آزمایش قرار گرفته و در مجموع 271 آزمایش انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که با افزایش ارتفاع فلوم، حساسیت سازه به عمق پایاب کمتر می‌شود. همچنین مقایسه دو فلوم مختلف نشان می‌دهد که فلوم با مقطع مثلثی- مستطیلی در دبی‌های پایین حساسیت بیشتری به عمق پایاب داشته و زودتر مستغرق می‌شود و در دبی‌ها بالا فلوم ذوزنقه‌ای-مستطیلی زودتر مستغرق می‌شود. با استفاده از تحلیل ابعادی و اصل خود تشابهی ناقص و همچنین رگرسیون چند متغیره غیرخطی روابط تجربی مناسبی برای شاخص آستانه استغراق هر دو نوع فلوم ارائه شد.
کلیدواژه اندازه گیری جریان، جریان آزاد، جریان مستغرق، مدل سازی آزمایشگاهی، فلوم
آدرس دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر, گروه مهندسی عمران، مهندسی و مدیریت منابع آب, ایران, دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر, مرکز تحقیقات علوم آب و محیط زیست, گروه مهندسی آب, ایران, دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر, گروه مهندسی آب, ایران, دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر, مرکز تحقیقات علوم آب و محیط زیست, گروه مهندسی آب, ایران, دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر, مرکز تحقیقات علوم آب و محیط زیست, گروه مهندسی آب, ایران
پست الکترونیکی h.ghorbanizadeh@gmail.com
 
   experimental investigation of the threshold submergence in combined throat flumes  
   
Authors soltani kazemi hosein ,solimani babarsad mohsen ,purmohammadi mohammad hossein ,eslami hossein ,ghorbanizadeh kharazi hossein
Abstract    introduction:there are generally two main methods for measuring fluid flow in open channels. the first method involves measuring the average velocity and cross-sectional area and multiplying them to calculate the discharge. the second method involves creating a controlled depth using a structure and establishing a direct relationship between the depth and flow rate (known as the stage-discharge relationship), where the flow rate can be directly determined by measuring the depth (potter et al., 2012). flow passing through a structure for measurement is categorized into two main types: free or modular flow and submerged or non-modular flow. since the hydraulic behavior of these structures differs under free and submerged conditions, determining the boundary between these two flow states is essential. the threshold of each structure represents the boundary between these two flow states. so far, no studies on this topic have been specifically for flumes with combined cross-sections. therefore, this research aims to cover this subject. this study aims to experimentally investigate the threshold of submergence in trapezoidal-rectangular and triangular-rectangular combined cross-section flumes. for this purpose, the submergence threshold of these flumes is examined for various flow rates and geometries. additionally, empirical relationships for both proposed flume types have been developed after dimensional analysis and non-dimensionalities of influential parameters for engineers to use in the design phase. finally, the submergence thresholds of these two types of flumes are compared.methodologythe experiments in this study were conducted on horizontal and rectangular flumes with dimensions of 20, 0.6, and 0.5 m for length, width, and height. the flumes have a closed water flow system, and an end gate to control of downstream depth. in this research, different models of flumes were tested at various flow rates. in total, 170 experiments were performed for the trapezoidal-rectangular flume, and 101 experiments were conducted for the triangular-rectangular flume in the threshold submergence state.the effective parameters on the threshold submergence of a trapezoidal-rectangular flume include geometrical parameters, fluid characteristics, and gravity acceleration. the geometric parameters are the height of the flume p, the amount of floor opening a, and the width of flume b. the angles of upstream and downstream transitions are not considered because they are fixed. fluid-related parameters include dynamic viscosity µ and specific mass ρ. another parameter affecting the flow in open channels is the acceleration of gravity g. also, the parameters related to the flow, including the upstream depth h, and the downstream depth ht, are effective variables on the threshold submergence. by using buckingham’s π theory, choosing the parameters µ, g, and h as repetition variables, and using the theory of incomplete self-similarity (barenblatt, 1987), finally, two eqs. (1) and (2) are as follows.h_t/p=(h/b)^m f_1 ( a/b,z) (1)h_t/p=(h/b)^m f_2 ( z) (2)where m is a numerical constant that is determined based on experimental data.results and discussion the results indicate that although the ht/b index shows a consistent increasing trend, it effectively fails to differentiate between flows with different heights. the ht/h index demonstrates that this index does not exhibit a consistent trend compared to the h/b parameter. therefore, based on the analyses conducted in this study, ht/p was considered a suitable threshold index for both types of flows under investigation.the index increases as the height of the flume increases for all three triangular prism side lengths (5, 10, and 15 cm). it is worth mentioning that the changes for low h/b ratios are negligible, and the difference between different flume depths increases with an increase in this ratio, especially for structures with side lengths of 10 and 15.
Keywords flow measurement ,free flow ,submerged flow ,experimental modeling ,flume
 
 

Copyright 2023
Islamic World Science Citation Center
All Rights Reserved