Investigating the numerical modeling of the effect of direct and lateral congress overflows in channels on the discharge coefficient

• Autores: Hamidreza Kayal, Meysam Fazeli
• Localización: Journal of the Selva Andina Research Society, ISSN-e 2072-9294, Vol. 15, Nº. 1, 2024, págs. 46-62
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Investigación del modelado numérico del efecto de los desbordes de congresos directos y laterales en canales sobre el coeficiente de caudal
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    Resumen Los aliviaderos de congreso son estructuras económicas para aumentar la eficacia de salida del alivia-dero en una anchura limitada, que puede verse en planta en forma de trapecio, triángulo, etc. Aumentar la capacidad del rebosadero aumentando su anchura no siempre es posible, el uso de rebosaderos de congresos se debe al aumento de su longitud efectiva en altura hidráulica y anchura específica. En esta investigación se evalúa el efecto de la forma geométrica de los rebosaderos de explanada en los modos de flujo directo y lateral en canales. Para ello, se han elegido 3 aliviaderos rectangulares, trapezoidales y semicirculares de forma que su longitud sea igual. Estos 3 aliviaderos se han utilizado en los modos directo y lateral tras su verificación y calibración, y se han obtenido sus coeficientes de descarga. Para la modelización numérica se ha utilizado el software Flow3D. Para la validación y calibración, se ha realizado la modelización numérica del aliviadero directo de borde agudo y las formas de congresión triangular y trapezoidal, y los resultados muestran una elevada concordancia del 90 % entre los resulta-dos numéricos y los de laboratorio. Tras la verificación y calibración, los rebosaderos de congreso mencionados se utilizaron simultáneamente en los recorridos directo y lateral. En todos los casos de descarga del caudal que pasa por el rebosadero directo y lateral obtenidos utilizando la relación de rebosaderos, se determinaron los coeficientes de descarga. Los resultados de la solución numérica se verificaron con datos de laboratorio para determinar el caudal del coeficiente de desbordamiento, lo que demostró que existe una buena concordancia entre las soluciones numérica y de laboratorio y que el software Flow3D tiene una gran capacidad para simular el caudal en desbordamientos congresivos. Los resultados muestran que, en las mismas condiciones y con caudales elevados, H/P > 0.2, el coeficiente de flujo de los desbordamientos congresuales en el canal recto es de aproximadamente 0.8 y en el estado lateral es de aproximadamente 0.7. Además, por término medio, el caudal de desbordamiento lateral se calcula como el 40 % del caudal total del canal. El mejor rendimiento está relacionado con el desbordamiento trapezoidal y, además, al aumentar el caudal, se puede salvar el efecto de la forma del desbordamiento.

  • English

    Abstract Congress overflows are economic structures to increase the output efficiency of the overflow in a limited width, which can be seen in the plan in the form of a trapezoid, triangle, etc. Increasing the overflow capacity by increasing its width is not always possible, the use of congress overflows is due to the increase of their effective length in hydraulic height and specific width. In this research, the effect of the geometric shape of concourse overflows in direct and lateral flow modes in channels is evaluat-ed. For this purpose, three rectangular, trapezoidal, and semicircular overflows have been chosen in such a way that their length is equal. These three spillways have been used in the direct and lateral paths after verification and calibration, and their discharge coefficients have been obtained. Flow3D software is used in numerical modeling. For validation and calibration, numerical modeling of direct sharp edge overflow and triangular and trapezoidal congressional shapes has been done and the results show a high 90 % agreement between numerical and laboratory results. After verification and calibra-tion, the above-mentioned congress overflows were used simultaneously in the direct and lateral paths. In all cases of discharge of the flow passing through the direct and lateral overflow obtained by using the relationship of overflows, the discharge coefficients were determined. The results of the numerical solution were verified with laboratory data to determine the flow rate of the overflow coefficient, which showed that there is a good match between the numerical and laboratory solutions and the Flow3D software has a high capability to simulate the flow on congressional overflows. The results show that under the same conditions and high flow rates, H/P > 0.2, the flow coefficient of congressional over-flows in the straight channel is about 0.8 and in the lateral state is about 0.7. Also, on average, the side overflow flow rate is calculated as 40 % of the total channel flow rate. The best performance is related to the trapezoidal overflow and also by increasing the flow rate, the effect of the overflow shape can be saved.