افزایش ضریب تخلیه آب سرریزهای کلید پیانویی با استفاده از مدل های فیزیکی

سرریزها از لحاظ فنی و اقتصادی نقش مهمی در بهینه‌سازی بهره‌برداری از سازه‌های ذخیره آب ایفا می‌کنند. سرریزهای کلید پیانویی، نوع پیشرفته و توسعه یافته‌ای از سرریزها هستند که می‌توانند مقادیر زیادی دبی را با ثابت نگهداشتن هزینه‌های اجرایی انتقال دهند. هدف از انجام این تحقیق، تعیین پارامترهای موثر بر ضریب دبی جریان با استفاده از 9 مدل‌ فیزیکی بود. نسبت‌ عرض کلیدهای ورودی (wi) به خروجی (wo) در هفت سرریز عبارت بودند از: 1.0، 1.1، 1.2، 1.3، 1.4، 1.5 و 1.6 که به ترتیب با علامت‌های اختصاری pk1.0، pk1.1، pk1.2، pk1.3، pk1.4، pk1.5 و pk1.6 نشان داده شدند و دو مدل دیگر شامل سرریزهای مدل pkt (دارای دیواره ضخیم‌تر) و pktp (دارای دیواره ضخیم‌تر و تاج افزایش یافته) بودند. در مطالعه حاضر تاثیر تغییر عرض کلیدهای ورودی (wi) و خروجی (wo) بر ضریب تخلیه و منحنی دبی اشل، تاثیر ضخامت دیواره و لبه‌دار نمودن عرض کلیدهای خروجی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که بهترین حالت برای تغییر عرض‌ها نسبت 1.4 می‌باشد، به‌طوری که موجب افزایش 30 درصدی تخلیه نسبت به سرریز شاهد شد. افزایش ضخامت دیواره، افزایش 5 درصدی تخلیه نسبت به شاهد را به دنبال داشت و نصب لبه‌های مربوط به عرض کلیدهای خروجی، ضمن افزایش 10 درصدی دبی نسبت به سرریز شاهد، باعث توزیع یکنواخت خطوط جریان روی سرریز گردید. بر اساس نتایج این تحقیق، مبنی بر برتری سه مدل pk1.4، pkt و pktp، می‌توان خصوصیات هندسی این مدل‌ها را به عنوان الگویی در بهینه‌سازی طراحی سرریزهای کلیدپیانویی مورد استفاده قرار داد.

Increasing the water discharge coefficient of piano key weirs using physical models

Overflows play an important role technically and economically in optimizing the operation of water storage structures. Piano key weir is an advanced and developed type of spillway that can transfer large amounts of discharge by keeping executive costs constant. The aim of this study was to determine the parameters affecting the discharge coefficient, using nine physical models. The ratio of the width of the input keys (Wi) to the output (Wo) in the seven overflows were: 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 and 1.6 (PK1.0, PK1.1, PK1, PK1.3, PK1.4, PK1.5 and PK1.6 respectively) and the other two models included PKT (thickerwalled) and PKTP (thickerwalled and crownenhanced). The effect of changing the width of the inlet (Wi) and outlet (Wo) keys on the discharge coefficient and stagedischarge curve, the effect of wall thickness and parapet wall were evaluated. Results showed that the best model for changing the inlet and outlet widths was the model of PK1.4, which resulted in 30% increase in discharge rate compared with the control. The increase in wall thickness led to an increase in the discharge at a 5% rate in comparison with control and installing parapet wall resulted in a 10% increase in discharge and a uniform distribution of flow lines on the weir. According to the results of this research, based on the superiority of three models of PK1.4, PKT and PKTP, the geometric properties of these models can be used as a model in optimizing the design of piano key weirs.