فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

در محل اتصال کانال‌های انتقال آب حامل جریان زیربحرانی با سازه‌های هیدرولیکی نظیر سیفون‌های معکوس و تندآب‌ها، می‌توان از شکاف‌های کنترل برای ایجاد جریان با شرایط بحرانی و جلوگیری از افت سطح آب یا پس زدن آن در کانال بالادست بهره گرفت. در تحقیق حاضر، عملکرد شکاف کنترل مرکب ذوزنقه‌ای برای اولین بار مورد بررسی قرار گرفته و نحوه تعیین بهینه ابعاد آن به‌ازاء وقوع دبی‌های مختلف در بازه دبی طراحی کانال ارائه می‌شود. به‌این‌منظور، با استفاده از معادلات انرژی مخصوص و در نظر گرفتن شرایط بحرانی جریان بر روی این سازه، روابط موردنیاز استخراج شده و با حل هم‌زمان معادلات غیرخطی با استفاده از روش گرادیان کاهش‌یافته، ابعاد بهینه سازه برای سه حالت هیدرولیکی مختلف (دبی‌های 10، 25 و 50 درصد دبی طراحی) محاسبه می‌گردد. سپس، نتایج حاصل با استفاده از مدلسازی در نرم‌افزار Flow3D نیز صحت‌سنجی می‌شود. با استفاده از این نرم‌افزار، مشخصات جریان از جمله عمق، انرژی مخصوص، توزیع سرعت و مسیر خطوط جریان بر روی شکاف کنترل پیشنهادی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. نتایج بررسی‌ها نشان داد سازه یادشده قادر است شرایط جریان بحرانی را در بازه‌ی گسترده‌ای از دبی‌ها با دقت مناسبی حفظ نماید. مقایسه داده‌های نظری و نتایج عددی حاکی از تطابق قابل‌توجه با میانگین خطای کمتر از 5 درصد بود. به‌طور خاص، در حالت‌های مختلف هیدرولیکی، خطای محاسبه عمق جریان بین 9/2 تا 5/4 درصد و خطای محاسبه انرژی مخصوص بین 2/3 تا 8/4 درصد مشاهده شد. از پژوهش حاضر می‌توان دریافت که استفاده از شکاف کنترل مرکب ذوزنقه‌ای موجب ایجاد شرایط بحرانی در جریان شده و از پایین افتادن سطح آب و یا پس زدن جریان در کانال بالادست به‌ازاء وقوع حالات هیدرولیکی گوناگون جلوگیری می‌نماید.