Characteristics of flow through multi-cell box culvert combined with broad crested weir

Abstract

Bu çalışma, çok hucreli menfez yolyuyla geniş yüzeyli savak yapısında oluşan akım karakteristiklerini deneysel olarak araştırmaktadır. Menba yüksekliği, menfez uzunluğu, menfez geometrisi, menfez iç yarıçapı, savak tepe yüksekliği, savak yan eğim açısı, savak genişliği gibi en etkili parametrelerin yapının performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bununla birlikte, yapının debi katsayısı (Cd)?nin değişiminin irdelenmesi hedeflenmektedir. Son olarak, yapı debisini tahmin eden denklemler elde edilmiştir. Bu amaçla, yapının 12 cam-modeli geliştirilerek bir laboratuvar kanalı içinde modellemeler yapılmıştır. Bu modeller, menfez boyutlarına bağlı olarak 4 gruba ayrılmıştır, her grupta 3 farklı model bulunmaktadır.Deneysel çalışma üç aşamada gerçekleştirilmiştir: sadece menfez akımı, sadece geniş tepeli savak akımı, ve birleşik menfez-geniş tepeli savak akımı. Fiziksel değişkenler üzerinde boyut analizi yapılarak debi katsayısı üzerinde en etkili boyutsuz parametreler elde edilmiştir. Elde edilen bu boyutsuz parametrelere bağlı olarak, debi katsayısını tahmin eden denklemler (i) çoklu lineer regresyon ve (ii) çoklu üstel regresyonanalizi kullanılarakeldeedilmiştir.

This study contains experimentally investigation of the hydraulic characteristics of flow over a broad crested weir and through multi-cell box culverts and both simultaneously, also to identifying the effect of parameters, such as upstream head, length, culvert inlet shape, culvert internal dimension, weir crest height, weir side slope angle, weir width, on the performance of combined structures .And so, it is aimed observe the discharge coefficient (Cd) variation of the combined structure. Finally, the equations are derived to the flow rate estimation through the combined structure. For this purpose twelve (12) glass material models of combined broad crested weir and multi-cell box culvert was manufactured and tested in a laboratory flume. These models were divided into four groups based on the box culvert dimensions; each group consisting of three models.The experiments were conducted in three stages, flow through the box culvert, flow over the broad crested weir, and flow through both the box culvert, and over the broad crested weir simultaneously.Dimensional analysis was performed to get the dimensionless parameters that the discharge coefficient depends on. Discharge coefficient prediction equations as a function of the dimensionless terms were developed using (a) multivariable linear regression and (b) multivariable power regression.