بررسی یکنواختی جریان در آبگیرهای طرفین سرریز لبه پهن در پیچ یک آبراهه

شواهد زیادی از ساخت سرریز و سدانحرافی در محدوده پیچ رودخانه وجود دارد. عموماً ساخت سامانه آبگیر در دو طرف پیچ آبراهه ضروری بوده است. احداث سرریزها در محدوده پیچ رودخانه، مشکلاتی را از نظر عدم تقارن توزیع جریان و انحراف آب به آبگیرهای طرفین رودخانه پدید می‌آورد. در این تحقیق، کارکرد سرریزهای لبه پهن در پیچ یک آبراهه، با هدف یکنواختی بده جریان ورودی به آبگیرهای ساحل چپ و راست، در شرایط جریان آب صاف مورد ارزیابی قرارگرفته است. در مدل فیزیکی سرریز در پیچ آبراهه، اثر بده جریان و ارتفاع آب‌پایه آبگیرها در راستای جریان برای سرریز در موقعیت 60 درجه پیچ مورد بررسی قرار گرفت. مدل ریاضی flow3d بر اساس نتایج تجربی واسنجی و تایید گردید. از این مدل برای بررسی اثرات پنج متغیر (بده ورودی، زاویه آبگیری، نسبت عرض آبگیر به عرض آبراهه، ارتفاع آب‌پایه و موقعیت قرارگیری سرریز در پیچ) بر یکنواختی بده آبگیرها مورد آزمون قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که بهترین شرایط برای یکنواختی بده جریان در آبگیرهای طرفین پیچ آبراهه، استقرار سرریز در موقعیت 60 درجه در میانه پیچ با نسبت (1:10) عرض آبگیر به آبراهه، همراه با آب‌پایه، و با زاویه آبگیری صفر درجه می‌باشد. کارآیی زاویه آبگیری60 درجه بهتر از 90 درجه بوده است.

Study of uniformity of flow rate at bilateral water intakes of a broadcrested weir in a channel bend

Construction of weirs in river bends results in the poor performance of intake structures on both sides of the river. The hypothesis for consistent distribution of flow across a bend is the uniformity of unit flow rate over the weir via the change of the spillwaycrest profile from horizontal to sloping crest. The main aim of the present study was to simulate flow pattern upstream of sharp and broad crested weirs across a 90 degree laboratory channel bend, using FLOW3D model. The simulation results were compared with corresponding 32 test results from independent physical model and from FLUENT model studies. The stability and sensitivity analysis was carried out to set up for the turbulence model, turbulent mixing length, roughness height, numerical grid sizes, and run time. The RNG turbulence model was better adopted; the turbulent mixing length was about 7% of head water over the weir crest; the size of numerical grids was optimized with 0.02 m; and the run time was about 60 seconds. Modeling results were not sensitive to the turbulent mixing length and roughness heights of the channel. The results indicated that horizontal crested weirs are sufficient outside the bend. Sloping crest weirs provide better convergence of the unit flow rates across the bend in sections between 30 and 60 degrees. It was proved that the slope of the weir crest is to be in the range of 2º to 5º toward the outer bank of the bend. The broadcrested weirs are superior within the channel bend.