ชลศาสาตร์ของการไหลลอดประตูระบายโดยแบบจำลองชลศาสตร์

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้ได้เสนอผลการศึกษาทดลองลักษณะทางชลศาสตร์ของการไหลผ่านประตูระบายน้ำ ในกรณีของการไหลอิสระเมื่อการไหลของน้ำถูกบีบรัด โดยแบ่งการไหลออกเป็น 4 ลักษณะ คือ ลักษณะการไหลบีบรัดด้านเดียว เนื่องจากบานประตูระบาย การไหลบีบรัด 2 ด้าน เนื่องจากบานประตูระบายและยกระดับธรณีประตู การไหลบีบรัด 3 ด้าน เนื่องจากบานประตู 1 ด้าน และทางน้ำถูกปิดกั้นการไหลด้านข้างอีก 2 ด้าน และการไหลบีบรัด 4 ด้าน เนื่องจากบานประตู 1 ด้าน ทางน้ำถูกปิดกั้นการไหลด้านข้าง 2 ด้าน และยกระดับธรณีประตู 1 ด้าน โดยพิจารณาผลกระทบต่ออัตราการไหล (Q) สัมประสิทธิ์การไหล (Cd) และลักษณะของการไหล ผลการศึกษาสรุปได้ว่า ลักษณะการไหลถูกบีบรัดในกรณีต่างๆ นั้น มีผลกระทบต่อการไหลผ่านประตูระบายน้ำ และในกรณีที่มีการขยายความกว้างทางด้านท้ายน้ำนั้นไม่ส่งผลกระทบต่อการไหลผ่านประตูระบายน้ำ เพราะลักษณะการไหลที่ศึกษาเป็นการไหลแบบอิสระ (free flow) และจากการวิเคราะห์ตามทฤษฎีมีสูตรที่คำนวณเป็น Q = C[subscript d]A₀√2gH โดย A₀ = พื้นที่ข่องเปิดของประตูและ H = ความสูงของระดับน้ำหน้าประตู ซึ่ง H มีกำลังเป็น 0.5 ได้ค่า Cd อยู่ในช่วง 0.48-0.74 หากกำหนดสูตรความสัมพันธ์ใหม่ในรูป Q = kH[superscript x]พบว่าค่ากำลัง x นั้นผันแปรในช่วง 0.39-0.76 และค่า Cd ที่ได้ผันแปรไปตามกำลัง x โดยเมื่อกำลัง x มีค่าน้อย ค่า Cd มีค่ามาก และถ้าค่ากำลัง x มีค่ามาก ค่า Cd จะมีค่าน้อย การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่าง Cd ที่คำนวณมาจากสูตร Q = C[subscript d]A₀√2gH กับค่าอัตราส่วน H/G โดยค่า G = ความสูงช่องเปิดประตู พบว่าถ้าค่า H/G น้อย ค่า Cd มีค่าน้อย และถ้าค่า H/G เพิ่มขึ้น ค่า Cd จะมากขึ้นตาม และค่า Cd มีแนวโน้มคงที่เมื่อ H/G มีค่ามาก ซึ่งจากการทดลองนี้ให้ค่า H/G อยู่ในช่วง 0-25 โดยค่า Cd ที่ได้อยู่ในช่วง 0.45-0.75