تحلیل المانی ظرفیت آبگذری سرریزهای کنگره‌ای قوسی

سرریزهای غیرخطی ازجمله سازه های هیدرولیکی هستند که علیرغم اهمیت و کاربرد بسیار زیاد آن‌ها، تاکنون روش عمومی برای تخمین آبگذری آن‌ها ارائه نشده است. عموماً برای دستیابی به توان آبگذری سرریزهای غیرخطی از مدل سازی آزمایشگاهی و یا نرم افزارهای عددی استفاده و روابط طراحی ارائه شده است. بسط روابط آبگذری از یک خانواده ی هندسی از سرریزهای غیرخطی به خانواده دیگر عملی نیست. استفاده از مدل های عددی و یا آزمایشگاهی در مراحل مقدماتی طراحی این سازه ها نیازمند صرف زمان و هزینه ی زیادی است که این موضوع با توجه به تنوع بسیار بالای هندسه ی سرریزهای غیرخطی پررنگ تر است. در این تحقیق یک روش عمومی برای تخمین آبگذری سرریزهای غیرخطی مبتنی بر تحلیل آبگذری آنها با استفاده از حل همزمان معادلات دیفرانسیل معمولی انرژی و آبگذری سرریز بر روی المان‌های گسسته سازی شده از میدان حل ارائه شده است. این روش با فرضیات ساده‌کننده‌ای توانائی تخمین آبگذری سرریزهای غیرخطی را با خطای بیشینه ی 15 درصد داشته که با توجه به هزینه پایین محاسباتی و توانائی تحلیل طیف گسترده ای از هندسه های پیچیده، می‌تواند به عنوان یک راهکار جهت ارزیابی اولیه طرح سرریزهای غیرخطی مورد توجه باشد. برای بررسی کارایی روش ارائه‌شده، از نتایج مدل های آزمایشگاهی سرریزهای مایل، کنگره‌ای قوسی و سرریز سد ایزابلا استفاده شده است. روش پیشنهادی با همبستگی و دقت بالا، میزان آبگذری سرریزهای مذکور را تخمین زده است. خطای بیشینه ی مشاهده‌شده برای سرریزهای مایل 12 درصد، کنگره‌ای قوسی 15 درصد و سد ایزابلا نیز 15 درصد بوده است.

Elementary Analysis for Discharge Capacity of Arced Labyrinth Weirs

Nonlinear weirs are among the hydraulic structures that, despite their great importance and application, so far, no general method for estimating their discharge capacity has been accomplished. Laboratory or numerical modelling is commonly used to achieve nonlinear weir discharge capacity. It should be noted that employing the design equation from one geometric family of nonlinear weirs to another is impractical. The utilization of numerical or laboratory models in the preliminary stages of the design of these structures is a time and costconsuming process, which is highlighted by the variety of nonlinear weir geometry. In this research, a general method for estimating the nonlinear weirs discharge capacity is presented. The proposed method analyzes nonlinear weir discharge capacity using energy and discharge equations for discretized solution fields. Furthermore, the local submergence in nonlinear weirs, which has a tangible effect on their discharge capacity, has been corrected. Results of laboratory models performed on the oblique weir, arced labyrinth weir, and Isabella dam weir have been used to evaluate the efficiency of the proposed method. The proposed method with high correlation and accuracy has estimated the discharge capacity of these weirs. The maximum error observed was 12 percent for the oblique weir,15 percent for the arced labyrinth weir, and 15 percent for the Isabella Dam weir.