Free-flow discharge characteristics of an overshot gate

ǂa ǂnon-hydrostatic numerical modeling approach

Povzetek

Overshot gates, such as the Lay-flat gate, have been used extensively as a flow-measuring structure in openchannel irrigation conveyance systems. Despite theirsimple geometric shape, the free flow over such structures possesses a substantial curvature of streamline and a steep free-surface slope, thereby making the assumption of a hydrostatic pressure distribution invalid. Accordingly, the shallow-water approach becomes inapplicable for analyzing their discharge characteristics. Using the depth-averaged Boussinesq-type model, the critical flow conditions based on this lower-order approach were extended, leading to an equation for the free-flow coefficient of discharge that implicitly incorporates the flow’s dynamic effects. The developed model was tested for free-flow cases, with a satisfactory agreement between computational results and experimental data. Overall, it was shown that the proposed model is capable of accurately simulating a sharply-curved flow over an overshot gate. The study found that the relative overflow depth prominently affects the characteristics of the curvilinear transcritical flow and hence the free-flow coefficient of discharge. Furthermore, the angle of inclination has a moderate influence on the discharge characteristics of a full-width overshot gate with a face slope flatter than 56°.

Ključne besede

overshot gate;discharge rating curve;pivot weir;non-hydrostatic flow;discharge coefficient;flow measurement;

Podatki

Jezik:	Angleški jezik
Leto izida:	2022
Tipologija:	1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:	UL FGG - Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo
UDK:	004.942:627.132(047.31)
COBISS:	210632963
ISSN:	0352-3551
Št. ogledov:	27
Št. prenosov:	5
Ocena:	0 (0 glasov)
Metapodatki:

Ostali podatki

Sekundarni jezik:	Slovenski jezik
Sekundarni naslov:	Pretočnost prostega preliva čez zaklopko
Sekundarni povzetek:	avne zaklopne zapornice z vrtiščem na spodnjem robu se v veliki meri uporabljajo za merjenje pretoka v namakalnih sistemih z odprtimi kanali. Kljub svoji preprosti obliki ima prosti preliv čez tak objekt precejšnjo ukrivljenost tokovnic in strm naklon gladine, zaradi česar je predpostavka o porazdelitvi hidrostatičnega tlaka neveljavna. Zato je pristop plitvega toka (kot je npr. uporaba po globini povprečenih Navier-Stokesovih enačb) neustrezen za analizo pretočnih karakteristik zaklopke. Z uporabo Boussinesqovega modela povprečne globine so bili pogoji kritičnega toka, ki temeljijo na tem pristopu nižjega reda, razširjeni, kar je privedlo do enačbe za pretočni koeficient prostega preliva, ki implicitno vključuje dinamične učinke pretoka. Razviti model je bil testiran za primere prostega preliva, z zadovoljivim ujemanjem med računskimi rezultati in eksperimentalnimi podatki. Na splošno se je izkazalo, da je predlagani model sposoben natančno simulirati ostro ukrivljeni tok čez zaklopko. Študija je pokazala, da relativna globina preliva izrazito vpliva na značilnosti ukrivljenega transkritičnega toka in s tem na pretočni koeficient prostega preliva. Poleg tega ima kot naklona zmeren vpliv na pretočne karakteristike zaklopke polne širine pri naklonih manjših od 56°.
Sekundarne ključne besede:	zaklopka;pretočna krivulja;vrtilni jez;nehidrostatični tok;pretočni koeficient;merjenje pretoka;
Vrsta dela (COBISS):	Članek v reviji
Strani:	str. 101-115
Letnik:	ǂVol. ǂ35
Zvezek:	ǂno. ǂ63
Čas izdaje:	Dec. 2022
DOI:	10.15292/acta.hydro.2022.08
ID:	25250357