بررسی خواص هیدرولیکی و کنترل جریان دریچه کشویی با انتهای استوانه ای

دریچه ها یکی از پرکاربردترین سازه های آبی در شبکه های توزیع هستند که به منظور انتقال و تحویل آب به نقاط از پیش تعیین شده و یا به منظور سازه کنترل دبی و یا سطح آب استفاده می شوند. تعیین روابط حاکم بر این سازه ها می تواند باعث بهبود عملکرد سیستم های شبکه مجاری روباز توزیع آب شده و در نتیجه مانع از اتلاف آب گردد. در تحقیق حاضر به بررسی آزمایشگاهی دریچه ای تلفیقی از دو دریچه کشویی و دریچه استوانه ای پرداخته شده است. علت استفاده از چنین ترکیبی از دو دریچه، دست یافتن به دریچه ای است که از نظر ساخت ساده و از نظر هیدرولیکی دارای عملکرد بالایی نسبت به مدل های رایج باشد. بدین منظور از دو شکل مختلف در انتهای دریچه استفاده شده که شامل یک نیم استوانه در قسمت بالادست دریچه در اندازه های مختلف و یک استوانه کامل در انتهای دریچه در اندازه های مختلف است. ضمن بررسی ضریب فشردگی، ضریب دبی و شرایط تشخیص جریان در دریچه های کشویی استوانه ای و نیم استوانه ای و مقایسه عملکرد آن ها با دریچه کشویی لبه تیز، به بررسی قطر بهینه استوانه به کار رفته در لبه دریچه کشویی نیز پرداخته شده است. نتایج آزمایش ها نشان داد که در دریچه کشویی با لبه استوانه ای و نیم استوانه ای در مقایسه با دریچه کشویی لبه تیز، ضریب فشردگی و ضریب دبی به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. این امر به دلیل تأثیر استوانه بر خطوط جریان است. همچنین در شرایط یکسان آزمایش، جریان در پایین دست دریچه کشویی استوانه ای با عمق پایاب بیشتری نسبت به دریچه لبه تیز در حالت آزاد باقی می ماند. این قابلیت یک مزیت مهم برای اینگونه دریچه ها محسوب می شود چرا که با جلوگیری از استغراق جریان باعث جلوگیری از افزایش بار آبی بالادست شده و امکان سرریز شدن در قسمت بالادست دریچه کاهش می یابد که این امر خود باعث جلوگیری از اتلاف آب می شود. ضریب دبی در شرایط جریان مستغرق در دریچه های کشویی استوانه ای کامل گاهی بسته به عمق استغراق از ضریب دبی آزاد نیز بیشتر بدست آمده است. در نهایت روابط بی بعد دبی اشل با استفاده از روش آنالیز ابعادی و تئوری خودمانایی ناقص در شرایط جریان آزاد و مستغرق به طور مجزا ارائه شده است. این روابط دبی جریان عبوری را به بار آبی بالادست دریچه، بازشدگی دریچه و قطر استوانه انتهایی دریچه ربط می دهد. از مزایای این روابط می توان به عدم نیاز به تعیین ضریب دبی و خطای پایین آن اشاره کرد. بنابراین از رابطه ارائه شده می توان برای طراحی اینگونه دریچه ها بهره برد.