Numerical investigation on effective parameters on hydraulic flows in a sluice gate with sill on free-flow condition

Numerical investigation on effective parameters on hydraulic flows in a sluice gate with sill on free-flow condition

Authors

1 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Iran

2 Water Engineering Department, University of Tabriz, Tabriz, Iran

3 M.Sc. Student, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran

Abstract

The importance of water control and distribution in irrigation and behind dams requires the use of practical and modern methods. The presence of sill under sluice gate is one of the solutions to control the flow rate. Therefore, this study was conducted to numerically investigate the discharge coefficient (Cd) of sluice gate with different heights and widths of sills in free flow conditions. The simulations were performed using FLOW-3D software and finite volume method. The results of numerical study showed that the gate opening has a good effect on the Cd with sill and non-sill condition. In both cases, the gate opening is inversely related to the Cd. This means that the Cd increases as the gate opening decreases. Results showed that reducing the gate opening from 5 cm to 2 cm increases the Cd in the gate with sill by 9% compared to the non-sill gate. The results also indicate that the height of the sill is one of the parameters affecting the Cd. The minimum and maximum discharge coefficients in gate with sill compared to the non-sill condition were estimated at 1.5% and 18%, respectively. Examination of sill width changes showed that decreasing the width reduces the discharge coefficient by reducing the amount of velocity and flow pressure along the sill sides. The effect of three parameters of gate opening, sill height and sill width were compared. The results showed that increasing the sill width compared to the two mentioned parameters has the maximum increase in the Cd

관개 및 댐 뒤에서 물 관리 및 분배의 중요성은 실용적이고 현대적인 방법의 사용을 요구합니다. 수문 아래 문턱의 존재는 유량을 제어하는 ​​솔루션 중 하나입니다. 

따라서 본 연구는 자유유동 조건에서 문턱의 높이와 너비가 다른 수문의 토출계수(Cd)를 수치적으로 조사하기 위해 수행되었습니다. 시뮬레이션은 FLOW-3D 소프트웨어와 유한 체적 방법을 사용하여 수행되었습니다. 

수치 연구의 결과는 게이트 개방이 sill 및 non-sill 조건에서 Cd에 좋은 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 두 경우 모두 게이트 개방은 Cd와 반비례합니다. 이것은 게이트 개방이 감소함에 따라 Cd가 증가한다는 것을 의미합니다. 

결과에 따르면 게이트 개구부를 5cm에서 2cm로 줄이면 비문이 있는 게이트에 비해 씰이 있는 게이트의 Cd가 9% 증가합니다. 결과는 또한 문턱의 높이가 Cd에 영향을 미치는 매개변수 중 하나임을 나타냅니다. 

문턱이 없는 문에 비해 문턱이 있는 문에서 최소 및 최대 배출 계수는 각각 1.5% 및 18%로 추정되었습니다. 문턱 너비 변화를 조사하면 너비를 줄이면 문턱 측면을 따라 유속과 흐름 압력의 양이 감소하여 배출 계수가 감소하는 것으로 나타났습니다. 

게이트 개방, 문턱 높이 및 문턱 너비의 세 가지 매개변수의 효과를 비교했습니다. 결과는 언급된 두 매개변수에 비해 씰 너비를 늘리면 Cd가 최대로 증가한다는 것을 보여주었습니다. 

결과는 또한 문턱의 높이가 Cd에 영향을 미치는 매개변수 중 하나임을 나타냅니다. 문턱이 없는 문에 비해 문턱이 있는 문에서 최소 및 최대 배출 계수는 각각 1.5% 및 18%로 추정되었습니다. 문턱 너비 변화를 조사하면 너비를 줄이면 문턱 측면을 따라 유속과 흐름 압력의 양이 감소하여 배출 계수가 감소하는 것으로 나타났습니다. 

게이트 개방, 문턱 높이 및 문턱 너비의 세 가지 매개변수의 효과를 비교했습니다. 결과는 언급된 두 매개변수와 비교하여 문턱 너비를 늘리면 Cd가 최대로 증가한다는 것을 보여주었습니다. 

결과는 또한 문턱의 높이가 Cd에 영향을 미치는 매개변수 중 하나임을 나타냅니다. 문턱이 없는 문에 비해 문턱이 있는 문에서 최소 및 최대 배출 계수는 각각 1.5% 및 18%로 추정되었습니다. 

문턱 너비 변화를 조사하면 너비를 줄이면 문턱 측면을 따라 유속과 흐름 압력의 양이 감소하여 배출 계수가 감소하는 것으로 나타났습니다. 게이트 개방, 문턱 높이 및 문턱 너비의 세 가지 매개변수의 효과를 비교했습니다. 결과는 언급된 두 매개변수에 비해 씰 너비를 늘리면 Cd가 최대로 증가한다는 것을 보여주었습니다. 문턱 너비 변화를 조사하면 너비를 줄이면 문턱 측면을 따라 유속과 흐름 압력의 양이 감소하여 배출 계수가 감소하는 것으로 나타났습니다. 

게이트 개방, 문턱 높이 및 문턱 너비의 세 가지 매개변수의 효과를 비교했습니다. 결과는 언급된 두 매개변수에 비해 씰 너비를 늘리면 Cd가 최대로 증가한다는 것을 보여주었습니다. 문턱 너비 변화를 조사하면 너비를 줄이면 문턱 측면을 따라 유속과 흐름 압력의 양이 감소하여 배출 계수가 감소하는 것으로 나타났습니다. 

게이트 개방, 문턱 높이 및 문턱 너비의 세 가지 매개변수의 효과를 비교했습니다. 결과는 언급된 두 매개변수와 비교하여 문턱 너비를 늘리면 Cd가 최대로 증가한다는 것을 보여주었습니다.

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