Effects of Crest and Body Roughness on Discharge Coefficient and Flow Conditions of Circular Crest Weir by Physical Model

Document Type : Research Paper

Authors

Abstract

Identifying the parameters affecting discharge coefficient of circular crest weir in an optimum application is very important. Since circular weir crest may be constructed by different materials with different roughness. So in this research influence of roughness on discharge coefficient has been investigated. Without present of roughness, the result of the experimental test on weirs with five different curvature radii ( from 2.5 to 7.5 cm) indicated that the most effective parameter on discharge coefficient was the ratio of upstream total head to crest radius. Also discharge coefficient increased with increasing this ratio. On the other hand variation of weir height to upstream total head ratio had no significant effect on the discharge coefficient. The effect of four different sizes of roughness on discharge coefficient, which had been overlooked in previous researches, was also evaluated. Results of the tests showed that with increasing relative roughness, discharge coefficient reduced and lower relative roughness, had the higher influence on reducing  the discharge coefficient. Two mathematical relationships based on the affected parameters on discharge coefficient were presented. The first relation that is for the conditions imposed without roughness, discharge coefficient is just a function of upstream total head to crest radius ratio. Applying a correction factor, which is an exponential function of the relative roughness, the final relationship for calculating the coefficient of discharge including the effects of roughness, was obtained.

Keywords

References

اسماعیلی ک، نقوی ب، کورش وحید ف و یزدی ج. 1389. مدل سازی آزمایشگاهی و عددی الگوی جریان در سرریزهای استوانه­ای، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 24، شماره 1.  صفحه­های 166 تا 179.
بیگی پور غ و بینا م.1384. هیدرولیک جریان در سرریزهای تاج دایره­ای و استوانه­ای. صفحه­های 239 – 246. پنجمین کنفرانس هیدرولیک ایران، 17 تا 19 آبان، دانشگاه شهید باهنر، کرمان.
حیدرپور م، افضلی مهر ح و خرمی ا، 1381. کاربرد تابع جریان در اطراف سیلندر دایره­ای شکل در سرریزهای تاج دایره‌ای، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، جلد ششم، شماره سوم.  صفحه­های 51 -61 .
حیدرپور م، چمنی م ر و خرمی ا، 1384. بررسی خصوصیات هیدرولیکی سرریزهای استوانه‌ای و تاج دایره‌ای، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، سال دوازدهم، شماره ششم. صفحه­های 21-30.
حیدرپور م، ایزدی‌نیا ا و سعادت‌پور ع، 1385. بررسی توزیع فشار روی تاج سرریزهای استوانه‌ای و تاج دایره‌ای با ارتفاعات مختلف. صفحه­های 345- 351 . همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی، 12 تا 14 اردیبهشت، دانشکده مهندسی علوم آب. دانشگاه شهید چمران اهواز.
فرسادی­زاده د، خسروی نیا پ و ورجاوند پ، 1387.  بررسی ضریب جریان در سرریزهای استوانه­ای با استفاده از مدل عددی  فلوئنت. صفحه­ 33، مجموعه مقالات (CD). چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، 17 تا 20 اردیبهشت، دانشگاه تهران.
قبادیان ر، معصومی ز و رستمی ر، 1389.  تخمین ضریب آبگذری سرریزهای تاج دایره­ای در شرایط جریان آزاد با استفاده از مدل فیزیکی، صفحه­های 343-354  .نخستین کنفرانس ملی پژوهشهای کاربردی منابع آب ایران، 21 تا 23 اردیبهشت،  شرکت آب منطقه­ای کرمانشاه.
Bazin H, 1898. Expériences Nouvelles sur l'Ecoulement par Déversoir ('Recent Experiments on the Flow of Water over Weirs.'). Mémoires et Documents, Annales des Ponts et Chaussées, Paris, France. Sér 7, 15: 151-264.
Bos MG, 1978. Discharge Measurement Structures. Publ. 20, Int Inst for Land Reclamation and Improvement, Wageningen, The Netherlands.
Creager WP, 1917. Engineering of Masonry Dams. John Wiley & Sons, New York, USA.
Chanson H and Montes JS.1998. Overflow characteristics of circular weir. J Irrig & Drain Engin, ASCE 124(3):152-162.
Dressler RF, 1978 .New nonlinear shallow flow equations with curvature. J Hydr Res, IAHR 16(3): 205-222.
Fawer C, 1937. Etude de Quelques Ecoulements Permanents a Filets Courbes [Study of some steady flows with curved streamlines). Thesis, Lausanne, Switzerland. Imprimerie La Concorde (in French).
RamamurthyAS, VoND and Vera G, 1992. Momentum model of flow past weir. J Irrig & Drain Engin, ASCE 118(6):988-994.
RamamurthyAS and VoND, 1993a. Characteristics of circular crested weir. J Hydr Engin, ASCE 119(9): 1055-1063.
RamamurthyAS and VoND, 1993b. Application of dressler theory to weir flow. J Appl Mech Div, ASCE 60: 163-166.
Escande  L and Sananes F, 1959. Etudes des Seuils Déversants à Fente Aspiratrice. Pp: 892-902  ('Weirs with Suction Slots.') Jl La Houille Blanche, Dec., No. Special B, (in French).
Rehbok T, 1929. The River Hydraulic Laboratory of the TechnicalUniversity of Karlsruhe. Pp: 111-242. Hydraulic laboratory practice, ASME, New York, NY.
Sarginson  EJ, 1972. The influence of surface tension on weir flow. J Hydr Res, Delft, The Netherlands 10(4): 431-446.
Rouve G and Indlekofer H, 1974. Abfluss über geradlinige Wehre mit halbkreissförmigem Überfallprofil. ('Discharge over Straight Weirs with Semicylindrical Crest.'). Der Bauingenieur 49(7): 250-256 (in German).

Files

Share

How to cite

Statistics