بررسی آزمایشگاهی تاثیر گرداب‌شکن‌های هرمی بر ضریب دبی سرریز نیلوفری در شرایط استغراق

سرریز نیلوفری در بالادست درون مخزن سد، جهت تخلیه سیلاب از مخازن به پایین‌دست احداث می‌شود. مشکل اصلی که معمولاً در این سرریز اتفاق می‌افتد، جریان‌ چرخشی و گرداب‌ بوده که در شرایط استغراق افزایش یافته و باعث کاهش بازده تخلیه سیلاب در مخزن خواهند شد. انجام راهکارهایی نظیر استفاده از انواع مختلف گرداب‌شکن‌ها به منظور افزایش ضریب دبی و راندمان سرریز‌ نیلوفری، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این تحقیق با طراحی و ساخت مدل فیزیکی سرریز نیلوفری، تاثیر ابعاد و تعداد گرداب‌شکن‌های هرمی بر ضریب دبی سرریز با انجام 209 آزمایش در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از نتایج به دست آمده و بهره‌گیری از رگرسیون غیر خطی، معادلاتی تجربی جهت تعیین ضریب دبی جریان برای سرریز نیلوفری با گرداب‌شکن‌های هرمی به دست آمد. با مقایسه آماری نتایج روابط به دست آمده با داده‌های آزمایشگاهی، ضریب تبیین برای گرداب‌شکن‌های هرمی مثلثی و مربعی به ترتیب برابر 99.0 و 926.0 حاصل شد. همچنین به منظور بررسی هر یک از عوامل تاثیرگذار بر ضریب دبی جریان، آنالیز حساسیت نیز انجام گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که گرداب‌شکن‌های هرمی با آرایش شش‌تایی سبب افزایش میانگین عملکرد سرریز برابر 80.11 درصد الی 13.16 درصد نسبت به سرریز شاهد می‌شوند.

Experimental Study of Pyramid Vortex Breakers Effect on the Discharge Coefficient of Submerged Morning Glory Spillway

Morning glory spillway is built upstream of the dam in the reservoir to convey water from the reservoir to the downstream. The main problem of the spillway is the swirling flow and vortex around the spillway’s axis. By increasing the submergence height, the vortex will increase which leads to the reduction of flood conveyance efficiency due to a decrease in the discharge coefficient of the spillway. It is well known that the vortex breakers are the best for increasing the discharge coefficient of the morning glory spillway. In the present article, a physical model of morning glory spillway is designed and constructed to study the effect of the number and characteristics of pyramidal vortex breakers on the discharge coefficient of the spillway. 209 experiments have been conducted in the Hydraulic Laboratory of SRBIAU, Tehran. Applying nonlinear regression analyses, empirical equations were obtained for estimating the discharge coefficient of morning glory spillway with pyramidal vortex breakers. Through comparison of results of the new equations and observed data, the determination coefficients of training and testing data for triangular and square pyramidal vortex breakers was calculated as 0.99 and 0.926, respectively. Also, sensitivity analysis is performed to investigate the efficient variables on the discharge coefficient of morning glory spillway with pyramidal vortex breakers. Findings show that pyramidal vortex breakers in a group of six increase the discharge coefficient significantly. The discharge coefficient performance due to pyramidal vortex breakers existence increases by 11.80% up to 16.13% compared to the non vortex breaker morning glory spillway.