عنوان پایان‌نامه
بررسی جریان آزاد از میان دریچه کشویی در یک کانال دایره ای افقی روباز
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-سازه های آبی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 4998;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54252
- تاریخ دفاع
- ۲۱ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- پویان حسینی
- استاد راهنما
- علیرضا وطن خواه محمد آبادی
- چکیده
- در سال‌های اخیر پیشرفت‌های شگرفی در ساخت ابزارهای دقیق اندازه‌گیری جریان صورت گرفته است، اما استفاده از این ابزارها، به دلیل هزینه زیاد، شرایط نگهداری ویژه، نیاز به نیروی متخصص و مسائل حفاظت، محدود بوده و کاربرد سازه‌های سنتی همچنان رایج می‌باشد. ازاینرو تغییر کاربری و یا بهبود کارآیی سازه‌های رایج، به گونه‌ای که دقت مناسبی داشته و شرایط بهره‌برداری را لحاظ کنند، بسیار با اهمیت می‌باشد. بدین منظور، با مطالعه نظری و آزمایشگاهی خصوصیات جریان عبوری از یک دریچه کشوئی واقع در یک کانال دایرهای افقی، شرایط هیدرولیکی حاکم بر این سازه بررسی شد. همچنین تحقیق کاملی برای نشان دادن قابلیت این سازه برای اندازه‌گیری جریان در حالت جریان آزاد انجام گردید. انتخاب این سازه به دلیل عدم وجود مطالعات کافی بر شرایط هیدرولیکی حاکم بر دریچه کشویی در این نوع از کانال‌ها و همچنین خصوصیات کاربردی آن‌ها می‌باشد. از دیدگاه نظری معادله بده عبوری از دریچه کشوئی در کانال دایرهای به روش‌های مختلف قابل تعریف می‌باشد. واسنجی رابطه نظری بده با استفاده از ضریب بده انجام می‌شود، تعیین مقدار این ضریب نیاز به اندازه‌گیری بده واقعی (آزمایشگاهی یا صحرایی) دارد. به منظور جمع‌آوری داده‌های آزمایشگاهی، دریچه کشوئی مستطیلی با دو جانمایی در دو کانال دایرهای افقی با قطر اسمی200 و 300 میلی‌متر نصب گردید و اندازه‌گیری گسترده‌ای از متغییر‌های موثر بر ضریب بده و آستانه استغراق دریچه، صورت گرفت. با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی، مقادیر ضریب بده برای جانمایی‌ها و معادلات (نظری) مختلف دریچه محاسبه شد و روابط مناسبی برای تخمین آن ارائه گردید. در بهترین حالت خطای برآورد این روابط برای 99% داده‌ها کمتر از 5 % بود. تاثیر عوامل ایجاد کننده ضریب بده، در قالب ضریب تصحیح بار سرعت رسش، ضریب افت و ضریب فشردگی تفکیک و بررسی شد. همچنین با وارد کردن ضریب افت در معادله انرژی بین مقاطع قبل و بعد از دریچه، مقادیر این ضریب به صورت آزمایشگاهی محاسبه شد. در نهایت برای تعیین شرایط آزاد دریچه، منحنی‌های آستانه استغراق دریچه ارائه شد.
- Abstract
- Tremendous progress has been made in the construction of accurate flow measurement tools, in recent years. But using these tools, due to high costs, special maintenance conditions, the need for specialized force and issues of protection, has been limited, and use of traditional structures are still common. Therefore modifying of application or improve the efficiency of conventional structures, so that having high accuracy and considering the operation conditions, is very important. In this regard, the theoretical and experimental study of flow characteristics through a sluice gate located in a horizontal circular channel was carried out to examine the hydraulic conditions of this structure. Also, a comprehensive investigation was performed to demonstrate the capability of this structure for flow measurement in free flow state. Selection of this structure is due to the lack of adequate studies on governing hydraulic conditions of sluice gate in this type of channels and their applications properties. From a theoretical viewpoint, the equation of passing discharge through a circular sluice gate in a circular channel can be defined in different ways. Calibration of theoretical equation was done by using the discharge coefficient. To determine this coefficient, the measured real discharge is needed (in laboratory or field). In order to collect experimental data, two rectangular sluice gates (with two layouts) were installed in horizontal circular channels (200 and 300 mm nominal diameter). Then extensive measurements of the effective variables on discharge coefficient and threshold of gate submergence were performed. Using experimental data, values of discharge coefficient was calculated for different theoretical equations and layouts. Some proper estimating relationships for the discharge coefficient were presented. In the best case, the percentage errors of discharge for 99% of the data are less than 5%. Discharge coefficient was divided into three factors; the approach speed correction, contraction and loss and each factor was investigated separately. Moreover, loss coefficient was experimentally determined by considering it in the energy equation. Finally, submergence threshold curves were presented to set free conditions of flow.
