۳-۲-۵ مدل سازه ترکیبی سرریز- دریچه
سازه ترکیبی سرریز- دریچه مورد استفاده در آزمایشات، در فاصله ۲ متری از ابتدای کانال و با ضخامت ۳ میلیمتر تعبیه شده که با ابعاد هندسی متفاوت ساخته شده است.
شکل ۳-۳ مدل فیزیکی سازه ترکیبی مورد استفاده در آزمایشات هیدرولیک جریان
مشخصات آزمایشات انجام شده در کانال آزمایشگاهی با مقیاس کوچک، در جدول زیر شرح داده شده است:
جدول ۳-۱ محدوده آزمایشات انجام شده برای مدلسازی هیدرولیک جریان
پارامتر | دفعات تغییر | واحد | محدوده تغییرات |
دبی ورودی (Q) | ۷ | Lit/s | ۶۴/۲ – ۳۹/۱ |
بازشدگی دریچه (W) | ۵ | Cm | ۵/۱ – ۵/۰ |
ارتفاع سازه (T) | ۵ | Cm | ۵/۵ – ۵/۳ |
۳-۳ آنالیز ابعادی
اولین گام در شبیهسازی و مدلسازی، شناخت متغیرهای اثرگذار بر پدیده فیزیکی است. تعداد متغیرهای اثرگذار با توجه به پیچیدگی رفتار پدیده موردنظر، می تواند افزایش یابد.
با توجه به اینکه هر کمیت فیزیکی در قالب ابعاد بیان می شود، استفاده از روشی که بتواند با ترکیب متغیرهای اثرگذار، متغیرهای بیبعد را که مفهوم فیزیکی دارند ایجاد کند، می تواند در کاهش تعداد متغیرها بسیار مفید باشد.
آنالیز ابعادی روشی است که در آن با بهره گرفتن از مفهوم همگنی ابعاد، متغیرهای اثرگذار بر پدیده فیزیکی مورد نظر در قالب متغیرهای بیبعد بیان میشوند. سپس بر اساس این متغیرها و انجام مطالعات آزمایشگاهی، رابطه های تجربی بدست میآورند.
برای انجام آنالیز ابعادی، روشهای مختلفی ازجمله روش فهرستنویسی، نظریه پیباکینگهام، روش گامبهگام و روش هانسیکر و رایت مایر وجود دارد.
در این تحقیق، روش پیباکینگهام که کاربرد وسیعتری دارد مورد بحث و استفاده قرار گرفت. این روش، یکی از روشهای معروف است که به طور وسیع در آنالیز ابعادی استفاده می شود.
در جریان عبوری از سازه ترکیبی سرریز - دریچه در حالت جریان آزاد، متغیرهای مؤثر عبارتند از:
۱- دبی عبوری از روی سرریز، Qs
۲- دبی عبوری از زیر دریچه، Qg
۳- عمق بالادست سازه ترکیبی، H1
۴- هد آب روی سرریز، Hd
۵- طول سازه، T
۶- بازشدگی دریچه، W
۷- شتاب ثقل (g)، ρ و μ سیال
شکل (۳-۴) متغیرهای مؤثر در جریان عبوری از سازه ترکیبی سرریز- دریچه را در حالت جریان آزاد نشان میدهد.
شکل ۳-۴ شماتیکی از جریان ترکیبی عبوری از سرریز و زیر دریچه در بستر صلب
با انجام آنالیز ابعادی به روش پیباکینگهام رابطه (۳-۱) بدست می آید. از آنجاییکه جریان آشفته است لذا از اثرات Re (رینولدز) صرف نظر شده و نهایتاً رابطه (۳-۲) بدست می آید.