محاسبه بده سرریز جانبی لبه پهن ذوزنقه‌ای در رژیم جریان زیر بحرانی بر اساس تئوری جریان متغیر مکانی

جریان در سرریز‌های جانبی، موضوع بسیاری از مطالعات هیدرولیکی بوده است. اغلب این مطالعات مربوط به ضریب بده سرریز جانبی لبه‌تیز و با مقطع مستطیلی می‌باشد و ضریب بده سرریز‌های جانبی لبه‌پهن با مقاطع دیگری، نظیر ذوزنقه‌ای کمتر مورد توجه قرار گرفته است. تحقیق حاضر با انجام 187 آزمایش به ‌منظور بررسی ضریب بده سرریز جانبی لبه پهن ذوزنقه‌ای، تحت شرایط رژیم جریان زیر بحرانی صورت گرفته است. از آنجایی که معادله دینامیکی حاکم بر سرریز‌های جانبی به دلیل غیرخطی بوده و دارا بودن متغیر‌های زیاد، دارای حل تحلیلی کامل نمی‌باشد، لذا در این تحقیق با استفاده از روش عددی رانگ کوتای مرتبه چهارم، نیمرخ سطح آب در طول سرریز جانبی محاسبه شد. با بررسی نتایج آزمایشگاهی و با استفاده از تحلیل ابعادی و آماری روابطی به منظور تخمین ضریب بده پیشنهاد شد. مشخص گردید ضریب بده سرریز جانبی ذوزنقه‌ای لبه پهن به عدد فرود جریان بالا‌دست، نسبت عمق جریان به پهنای تاج سرریز و شیب جداره جانبی سرریز بستگی دارد. رابطه پیشنهادی تخمین ضریب بده دارای خطایی در حدود 4 درصد است و نشان می دهد روش حل عددی دقیق است.

Discharge Computation of Trapezoidal BroadCrested Side Weir in Subcritical Flow Regime using Spatially Varied Flow Theory

Flow over side weirs has been the subject of many studies. Most of these studies related to sharp crested side weirs with rectangular cross section and less attention has been given to the discharge coefficient over the broadcrested side weirs with trapezoidal cross section. In this research a comprehensive laboratory study including 187 tests has been conducted to investigate the discharge coefficient over the broadcrested trapezoidal side weir under subcritical flow regime. Since a complete analytical solution of the governing equation for a side weir is not possible due to nonlinearity and the many variables involved, in this research water surface profile along the side weir is computed by using the fourth order Runge–Kutta method. By analyzing experimental data and using dimensional analysis as well as statistical analysis, some relationships in order to estimate the discharge coefficient were proposed. It was founded that the discharge coefficient of flow depends on the Froude number, the ratio of initial depth to crest width and the side slope of the weir. The mean absolute percentage error of proposed relationship is about 4% and indicates that the numerical method is very accurate.