مشخصه امواج عرضی در جریان فوق بحرانی پایین دست پایه دریچه‌های سرریز سدها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی مهندسی آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 گروه اموزشی مهندسی آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

در سرریز شوت معمولاً مشکلات هوادهی، امواج عرضی، کاویتاسیون و فرسایش پیشروی طراحان می­شود. با وجود اینکه مطالعات زیادی روی مشخصات جریان سرریزها انجام شده، اما اطلاعات کمی در مورد جریان فوق بحرانی پایین دست پایه­های مستقر روی سرریز شوت و امواج عرضی ناشی از آن مطرح می­باشد. دراثربرخورد جریان با پایه دریچه­های مستقر روی سرریزها،جریان فوق بحرانی موجی شکل، معروف به جریان بالی­شکل یا دم­خروسی ایجاد می­شود. حاصل این جریان، سه موج عرضی است که اولی پایین دست پایه،دومی وسط سرریز و سومی روی دیوار سرریز شکل می­گیرد. اهمیت بررسی این پدیده به علت تأثیرگذاری بر میدان جریان پایین­دست و ایجاد شرایط نامتعادل هیدرولیکی است. در این تحقیق، بررسی آزمایشگاهی چگونگی تشکیل این امواج عرضی و پروفیل امواج ایجاد شده ارائه می­شود. آزمایش­ها روی مدل فیزیکی سرریز سد خیرآباد، که در مؤسسه تحقیقات آب ایران ساخته شده، انجام شد. نتایج تحقیق نشان داد که سه دسته موج در اثر قرار گیری پایه دریچه­ها روی شوت ایجاد می­شود. ارتفاع امواج فوق می­تواند از 2برابر عمق آب نیز بزرگتر شده و لذا طراحی دیوارهای کناری شوت راتحت تأثیر قرار دهد. نتایج همچنین نشان داد که عدد فرود جریان و بازشدگی دریچه­ها تأثیری قابل ملاحظه بر شکل­گیری امواج فوق دارد. در نهایت نیز معادلاتی جهت بیان ارتفاع بیشنه و محل وقوع آن برای سه دسته امواج ایجاد شده روی سرریز مورد مطالعه، ارائه شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Characteristics of Transverse Waves in Supercritical Flow behind Pier of the Dam's Spillway Gates

نویسندگان [English]

  • Mohammadreza Kavianpour 1
  • S. Mojtaba Mousavimehr 1
  • Akram Taheri 2
1 Department of Water Engineering, Faculty of Civil Engineering, Khaje Nasireddin Toosi University of Technology, Tehran, Iran
2 Department of Water Engineering, Faculty of Civil Engineering, Amir Kabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Usually in the chute spillways designers are facing problems such as aeration, transverse waves, cavitations and erosion. Although many studies have been performed to determine the flow characteristics over these structures, however, little information are available on supercritical flow downstream of chutes piers and their effects on flow domain. Due to the flow interaction with the chutes piers, a supercritical and wavy flow known as rooster tail is formed. The result of this wavy flow is three kinds of transverse waves, the first one is formed downstream of the piers, the second is formed on the middle of the chute and the third is formed on the wall of the spillway. The importance of investigate this phenomenon is because of influencing on flow field and creating unbalanced hydraulics conditions. In this Study, experimental Investigation the formation of the transverse waves and its profiles are presented. Experiments were conducted on a scaled physical model of Kheirabad dam spillway, at Water Research Institute of Iran. The results showed that three types of waves are created by the placing gate's pier on the chutes.  The height of these waves can be more than twice the water depth and thus impact on the design of the side walls of chute. It was realized Froude number of flow and gate opening have the main effect on wave formation. Finally, the equations used to express the maximum height of waves and location of its formation was presented for the three types of waves.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chute Spillway
  • Transverse Waves
  • Pier's gate
  • Rooster Tail flow
  • Wing flow