ลักษณะการไหลของน้ำผ่านฝายสันวงกลม

Abstract

การศึกษานี้เป็นการศึกษาลักษณะการไหลของน้ำผ่านฝายสันวงกลม โดยทดลองกับแบบจำลองฝายสันวงกลมจำนวน 7 แบบ และฝายโอกี้จำนวน 1 แบบ แบบจำลองทั้งหมดทำการทดลองในรางน้ำ (Flume) ณ อาคารชลศาสตร์ 3 ฝ่ายชลศาสตร์ สำนักวิจัย และพัฒนา กรมชลประทาน การทดลองได้ทำการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่าง คุณลักษณะทางกายภาพของฝายสันวงกลม ได้แก่ ความสูงฝาย (P), รัศมีวงกลมสันฝาย (R), มุมลาดด้านท้ายน้ำ (theta) ที่อัตราการไหลของน้ำผ่านฝาย (Q) หรือความสูงของน้ำเหนือสันฝายด้านเหนือน้ำ (H) ที่ขนาดต่างๆ ที่มีผลต่อคุณลักษณะการไหลของน้ำผ่านฝาย ได้แก่ สัมประสิทธิ์อัตราการไหล (Cd), การกระจายความเร็วการไหล (V), ความดัน (p), แรงดันแนวราบที่มีต่อตัวฝาย (F) พร้อมกันนี้ได้กำหนดแนวทางเบื้องต้นสำหรับการออกแบบพารามิเตอร์ทางกายภาพเหล่านี้ของฝายสันวงกลมและได้เปรียบเทียบระหว่างฝายสันวงกลมกับฝายโอกี้ จากผลการทดลองที่มีค่าอัตราการไหลในช่วงระหว่าง 0.64-8.83 ลิตร/วินาที หรือ ค่าอัตราส่วนระหว่างหัวพลังงานออกแบบ ต่อค่ารัศมีวงกลมสันฝาย (Hฺ/R) ในช่วงระหว่าง 0.217-2.471 พบว่าการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางกายภาพของฝายสันวงกลมมีผลต่อการผันแปรคุณลักษณะการไหลของน้ำผ่านฝายสันวงกลมดังนี้ ค่าสัมประสิทธิ์อัตราการไหล (Cd) ขึ้นอยู่กับค่า Hฺ/R, Hฺ/P เป็นหลักโดยที่ค่า Cd เพิ่มขึ้นเมื่อ Hฺ/R และ Hฺ/R และ Hฺ/P เพิ่มการกระจายความเร็วการไหล (V) ผันแปรตามการเปลี่ยนแปลงรูปร่างฝายไม่มาก ส่วนค่าความดัน (p) และแรงดันในแนวราบที่มีต่อตัวฝาย (F) ขึ้นอยู่กับผลรวมระหว่างพลังงานออกแบบ กับความสูงฝาย (Hฺ+P) ซึ่งมีค่าใกล้เคียงกับความลึกการไหลของน้ำด้านเหนือน้ำของฝายเป็นหลัก จากผลการศึกษาได้เสนอแนวทางการออกแบบเบื้องต้นของคุณลักษณะทางกายภาพของฝายสันวงกลมที่เหมาะสมดังนี้คือ คือ ค่า theta = 45 ํ, ค่า P คำนวณจากค่า Q และความลึกการไหลทางด้านเหนือน้ำของฝาย, ค่า R ควรมีค่า Hฺ/R อยู่ในช่วง 0.217-1.606 เพื่อให้ความดันบนตัวฝายมีค่าเป็น บวก ทั้งหมด จากการเปรียบเทียบระหว่างฝายสันวงกลมและฝายโอกี้พบว่า ค่า Cd ของฝายทั้งสองแบบมีค่าใกล้เคียงกันโดยค่า Cd ของฝายสันวงกลมมีค่าเฉลี่ย = 0.563 และ Cd ของฝายโอกี้มีค่าเฉลี่ย = 0.556 นอกจากนี้ลักษณะการกระจายความเร็วการไหลของน้ำ ความดันน้ำบนตัวฝายและแรงดันน้ำในแนวราบ ที่มีต่อตัวฝายสำหรับฝายทั้งสองแบบคล้ายคลึงกัน