بررسی عددی رفتار جریان برروی سرریزهای کلیدپیانویی ذوزنقه ای انحنادار

سرریز از معمول ترین سازه‌‌های هیدرولیکی ساخته بشر است که جهت اندازه‌‌گیری دبی جریان در کانال‌‌ها، انحراف جریان، ذخیره آب، تغییر رژیم جریان در کانال‌‌ها و کنترل سیلاب در مواقع بارش مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. سرریزهای آزاد به دو دسته‌‌ی خطی و غیرخطی تقسیم می‌‌شوند. سرریز کلید پیانویی، نوعی سرریز غیرخطی بوده و یکی از بهترین گزینه‌‌ها ازنظر هیدرولیکی - اقتصادی به منظور استفاده در پروژه‌‌‌‌های بهسازی جهت افزایش ظرفیت تخلیه در هنگام سیلاب و افزایش حجم مخزن در پروژه‌‌های جدید سدسازی به شمار می‌‌آید. از مهم‌‌ترین مزیت‌‌های سرریزهای کلید پیانویی نسبت به سرریزهای خطی، بهبود ظرفیت انتقال جریان از طریق افزایش طول تاج و درنتیجه افزایش طول آبگذری در یک عرض ثابت ساختگاه بدون افزایش بار آبی بالادست می‌‌باشد. هدف از انجام تحقیق حاضر، مدل‌‌سازی عددی جریان و بررسی اثر تغییرات همزمان تعداد سیکل و زاویه‌‌ی سرریز بر روی ضریب عبوردهی جریان با ثابت نگه داشتن طول کل تاج سرریز و سایر پارامترهای هندسی برای دوازده مدل می‌‌باشد. پس از بررسی‌‌های صورت گرفته مشخص گردید، افزایش زاویه‌‌ی سرریزکلید پیانویی در یک طول ثابت برای تمامی مدل‌‌ها موجب افزایش ضریب عبوردهی جریان می‌‌شود در حالی که با افزایش تعداد سیکل در یک طول ثابت به دلیل کاهش مساحت آبگیر کلید ورودی، افزایش انقباض خطوط جریان و درپی آن تشدید استغراق موضعی در کلید خروجی، ضریب عبوردهی جریان کاهش چشمگیری خواهد داشت. در بین تمامی سرریزهای مدل‌‌سازی شده در تحقیق حاضر، سرریز atpk135-2 به عنوان مدل برتر شناخته شده و توانست ضریب عبوردهی جریان را نسبت به حالت خطی (بدون انحنا) به میزان 47 درصد افزایش دهد.

numerical investigation of flow behavior over arced trapezoidal piano key weirs

weir is one of the most common artificial hydraulic structures that are used to measure flow in canals, divert flow, store water, change the flow regime in canals, and control floods during rainfall. one of the most important advantages of piano key weirs compared to linear weirs is the improvement of flow transfer capacity by increasing the length of the crest and as a result, increasing the length of the water passage in a fixed width of the construction without increasing the upstream water load. the purpose of this research is to numerically model the flow and investigate the effect of simultaneous changes in the number of cycles and the angle of the weir on the flow coefficient by trying to keep the total length of the weir crest and other geometric parameters constant for all models. after the investigations, it was found that increasing the weir angle of the piano key at a fixed length for all models increases the discharge coefficient, while increasing the number of cycles at a fixed length for all models due to the reduction of the inlet key water tank area, increasing the contraction of the current streamlines and then intensifying the local submergence in the outlet key, the current permeability coefficient will decrease significantly. among all the weirs modeled in this research, the atpk135-2 is known as the best model and was able to increase the discharge coefficient by 47% compared to the linear state (without curvature).