بررسی جریان روی سرریز کرامپ در شرایط جریان آزاد و مستغرق

در مطالعه حاضر، ضریب دبی و الگوی جریان بر روی یک سرریز کرامپ با هندسه‌های مختلف در شرایط هیدرولیکی متنوع در حالت جریان دائمی و در شرایط جریان آزاد و مستغرق به‌صورت عددی و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت.  از آنجایی که سرریزهای کرامپ، سازه‌های ساده و مقرون به‌صرفه‌ای هستند و لذا بررسی اتلاف انرژی در سرریزهای کرامپ و کاهش آبشستگی در آن‌ها حائز اهمیت است. در این مطالعه سه سرریز با ارتفاع 0.15 متر و یک سرریز با ارتفاع 0.2 متر مورد بررسی قرار گرفتند. این چهار سرریز دارای شیب‌های متفاوت در بالادست و پایین‌دست هستند. همچنین از پنج دبی 0.03، 0.035، 0.04، 0.045 و 0.05 متر مکعب بر ثانیه استفاده شد. به‌منظور شبیه‌سازی عددی جریان عبوری از سرریز کرامپ از مدل flow 3d  استفاده شد. ضریب آبگذری سرریز کرامپ با افزایش نسبت بی بعد کل بار هیدرولیکی به ارتفاع سرریز و عدد فرود کاهش یافت. بیشترین ضریب آبگذری در سرریز کرامپ با ارتفاع 0.2 متر و زاویه 45 درجه نسبت به افق در شرایط جریان آزاد و مستغرق مشاهده شد. همچنین کمترین ضریب دبی توسط سرریز کرامپ با ارتفاع 0.15 متر و زوایای پایین‌دست و بالادست به‌ترتیب 60 و 30 درجه نسبت به افق در هر دو شرایط ایجاد شد. نتایج نشان داد ضریب آبگذری سرریزها با زوایای شیب یکسان بالادست و پایین‌دست نسبت به زمانی که شیب بالادست بیشتر از شیب پایین‌دست بود، تقریباً 16 درصد افزایش یافت. مقدارهد هیدرولیکی بالادست سرریز، ضریب آبگذری و عدد فرود در جریان مستغرق نسبت به شرایط جریان آزاد 7.3 درصد افزایش و 3.3 و 5.24 درصد کاهش یافت.

investigation of flow over a crump weir in free and submerged flow conditions

in this research, the discharge coefficient and flow pattern over a crump weir with different geometries were investigated numerically and experimentally under varied hydraulic conditions in both free and submerged flow conditions. the results of this study can be effective in designing this type of hydraulic structure with regard to different hydraulic conditions. the numerical model of flow-3d can be used for simulating the flow passing over a crump weir with acceptable accuracy. the discharge coefficient of the crump weir was reduced by enhancing the dimensionless ratio of the total hydraulic load to the weir height and froude number. the highest discharge coefficient was observed in the crump weir with a height of 0.2 m and an angle of 45◦ to the horizon in the free and submerged flow conditions. also, the lowest coefficient discharge was created by the crump weir with a height of 0.15 m and downstream and upstream angles of 60◦ and 30◦ relative to the horizon in both conditions, respectively. it was discovered that the discharge coefficient increased by almost 16% when the weirs were installed with the same upstream and downstream slope angles compared to when the upstream slope was greater than the downstream slope. the amount of hydraulic head upstream of the weir, the discharge coefficient, and froude number increased by 7.3% and decreased by 3.3 and 5.24% in all the models in the submerged flow condition compared to the free flow condition. the discussion about the results obtained from this research is from other parts presented in this paper.