اثر ارتفاع و فاصله اولین زبری در استهلاک انرژی سرریزهای کلیدپیانویی

یکی از مشخصه های مهمی که تاکنون در سرریزهای کلیدپیانویی کمتر به آن پرداخته شده، استهلاک انرژی می باشد. با توجه به این ویژگی بررسی استهلاک انرژی جریان روی سرریز کلیدپیانویی هدف اصلی مطالعه حاضر می باشد. بدین منظور در این مطالعه بلوک هایی در کلید خروجی سرریز کلیدپیانویی مستطیلی تعبیه شد. برای ارزیابی تاثیر پارامترهای ارتفاع موانع (hb)و فاصله اولین ردیف موانع مستطیلی از تاج کلید خروجی (ds)، یک مدل فیزیکی از سرریز کلیدپیانویی به عرض 90 سانتی متر ساخته شد. این سرریز روی یک فلوم آزمایشگاهی به طول 13 متر، عرض 90 سانتی متر و ارتفاع 1 متر تعبیه گردید. سپس موانع روی کلید خروجی سرریز قرار داده شد. آزمایش ها با دبی های مختلف از 5 تا 135 لیتر بر ثانیه صورت پذیرفت و میزان استهلاک انرژی سرریز مورد ارزیابی قرار گرفت. موانع در دو ارتفاع متفاوت (12 و 8 سانتی متر) و دو فاصله (  و  طول کلید خروجی از ابتدای آن) قرار داده شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که افزایش ارتفاع موانع و افزایش فاصله ی اولین ردیف نصب، میزان استهلاک انرژی را افزایش می دهد. از طرفی پارامتر ارتفاع نسبت به فاصله ، اثر بیشتری را در افزایش استهلاک انرژی دارد و میزان استهلاک انرژی در مدل با ارتفاع مانع 12 سانتی متر، اختلاف چندانی با مدل 8 سانتی متری نداشت؛ ولی حدود 10 درصد بیشتر از مدل بدون مانع بود. هم چنین استهلاک انرژی در مدل با فاصله ی   به اندازه ی 4 درصد بیشتر از مدل با فاصله ی  و به اندازه ی 10درصد نیز بیشتر از مدل بدون مانع است. هم چنین با افزایش دبی، میزان استهلاک انرژی کاهش می یابد.

The Effect of Height and First Roughness Distance on Energy Dissipation in Piano Key Weirs

Along with the numerous developments and facilities for constructing large dams, there is a need for developing design and construction methods for systems that can correctly discharge the floods. Weirs refer to any barrier across a channel that raises the flow level and accelerates the flow when flowing over it (Abrishami and Hoseini, 2011). Piano key weirs are the newest type of longcrest weirs and one of the best solutions for modifying the existing weirs. Reducing the energy of the flow over the weirs before their transfer downstream is a solution for preventing possible damage to the structure itself and downstream structures as well as the excess costs incurred by the builders of hydraulic structures due to constructing strong protective structures (Katourani, 2012). Lempèrière and Ouamane (2003) described the piano key weirs and stated their advantages compared to other conventional nonlinear weirs as the ability to place the weir in the crest of the reservoir dam and thus increasing the specific flow rate. Erpicum and Machieles (2011) compared the energy dissipation between two different geometries for a piano key weir and a spillway weir. Concerning the application of a block, the tests and results obtained by the US Land Renewal Organization indicate that using large blocks that separate the flow jet and create turbulence can effectively dissipate the kinetic energy of the current.