فهرست مطالب

مجله هیدرولیک
سال چهارم شماره 2 (تابستان 1388)

  • تاریخ انتشار: 1388/05/05
  • تعداد عناوین: 5
|
  • سعید عیسی پور، علی اصغر منتظر * صفحه 1

    خودکارسازی شبکه های آبیاری به عنوان یکی از کارامدترین رویکردهای ارتقای سطح کیفی و کمی عملکرد این سیستم ها شناخته می شود. در این تحقیق، دو الگوریتم کنترل پسخورد موضعی تناسبی- انتگرالی درجهت بالادست و الگوریتم کنترل پسخورد تناسبی- انتگرالی با دی کوپلینگ در جهت پایین دست برای کانال اصلی غرب شبکه آبیاری دز طراحی و عملکرد آنها در بهبود شرایط بهره برداری کانال ارزیابی شد. به منظور طراحی و اجرای الگوریتم های کنترل از مدل هیدرودینامیک سوبک در تلفیق با نرم افزارمتلب استفاده شد. ارزیابی الگوریتم ها با استفاده از شاخص های بیشینه قدر مطلق خطا، انتگرال قدر مطلق خطا و خطای برگشت به حالت ماندگار برای نتایج شبیه سازی گزینه بهره برداری واقعی کانال در طول یک دوره یک ماهه که بیشترین تغییرات در شرایط بهره برداری سالیانه کانال بوقوع می پیوندد، انجام شد. نتایج نشان داد که هر دو الگوریتم کنترل طراحی شده از پتانسیل قابل توجهی درکنترل جریان و استهلاک اغتشاشهای سازه ای و هیدرولیکی ناشی از بهره برداری کانال برخوردار بوده و می توانند به عنوان الگوریتم هایی کارامد در خودکارسازی و بهبود فرایند تنظیم و توزیع جریان کانال مورد مطالعه استفاده شوند. در این راستا، الگوریتم سراسری تناسبی-انتگرالی پسخورد از پایین دست، دقت و پتانسیل مطلوبتری در کنترل جریان کانال داشته و امکان تحقق توزیع تقاضا مدار و ارتقای عملکرد بهره برداری شبکه را فراهم می سازد. از آنجا که الگوریتم کنترل موضعی کانال نیز می تواند به عنوان گزینه ای مناسب در تکمیل عملکرد الگوریتم کنترل سراسری و به صورت سیستم پشتیبان اجرا شود، اجرای تلفیقی این دو الگوریتم به عنوان سیستم کنترل کانال توصیه می شود.

    کلیدواژگان: طراحی الگوریتم کنترل، مدل هیدرودینامیک، کنترل موضعی، کنترل سراسری، شاخص های ارزیابی عملکرد، شبکه آبیاری دز
  • عبدالرضا کبیری سامانی*، سیدمحمود برقعی، امیر حسین پیرقطاری صفحه 19

    جریانهای دو فازی (آب و هوا) در تونل ها و مجاری انتقال آب سبب بروز مشکلات سازه ای و هیدرولیکی می شوند. ایجاد فشارهای اضافه، ترکیدن ناگهانی حبابهای هوا، آزاد شدن انرژی و برخورد با دیواره مجرا، عامل اصلی وارد آمدن خسارت به این سیستمها است. جریانهای دو فازی به دلیل پیچیدگی های ساختاری و رفتاری به عوامل متعددی وابسته اند که یکی از مهمترین آنها کسر فضای خالی است. در این تحقیق با استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی و با پردازش تصاویر، کسر فضای خالی و برخی دیگر از پارامترهای تاثیرگذار بر جریان تعیین می شود. بدین منظور مشخصات هیدرولیکی جریان دوفازی لخته ای رخ داده در مجرای یک مدل آزمایشگاهی از طریق پردازش تصاویر توسط دو نرم افزار Photoshop و Matlab، محاسبه شده است. تصاویر توسط دو دوربین دیجیتال با کیفیت بالا جمع آوری و با ویرایش تصاویر با استفاده از برنامه های گرافیکی و محاسباتی، متغیرهای مورد نیاز محاسبه شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، روش پردازش تصاویر را می توان به عنوان ابزاری با دقت بالا و هزینه کم برای پیش بینی مشخصات جریان دوفازی به کار برد. نتایج همچنین نشان می دهد که مشخصات موج لخته ای شامل طول، فرکانس و سرعت موج لخته ای تاثیر بسزایی در تغییرات کسر فضای خالی دارند. با افزایش نسبت دبی هوا به آب، فرکانس موج لخته ای و عدد فرود دوفازی، کسر فضای خالی به ترتیب افزایش، کاهش و کاهش می یابد. همچنین در فرکانس های بیشتر از حدود 10 هرتز آهنگ تغییرات کسر فضای خالی کند می شود.

    کلیدواژگان: جریان دو فازی، آب و هوا، پردازش تصاویر، کسر فضای خالی
  • علی سواریان، امیر حسین نیک سرشت*، ناصر طالب بیدختی صفحه 35

    در این تحقیق، نحوه ایجاد تغییرات در بستر کانال قوسی 180 درجه، به روش دینامیک سیالات محاسباتی و مدل دوفازی اولری -که معادلات حاکم ترکیبی اولر- اولر را برای فازهای آب و رسوب در کنار مدل تلاطم k–ε به کار می برد- در نرم افزار FLUENT شبیه سازی شده است. برای محاسبه میزان انتقال رسوبها از معادلات اساسی دینامیک استفاده شده و بدین ترتیب از کاربرد معادلات تجربی انتقال رسوب که برای شرایط خاص و برای مکانی ویژه حاصل شده، اجتناب می شود. در شبیه سازی، اندرکنش ذرات آب با رسوب و همچنین اندرکنش ذرات رسوب با یکدیگر ملحوظ شده است. برای مطالعه دقیق تغییرات تراز بستر، یک آستانه بر اساس بخش حجم ماسه در نظر گرفته شد، تا منحنی های تراز بستر، ترسیم شود. تغییرات ایجاد شده در بستر مانند مکان و عمق چاله فرسایشی، در مدل های عددی تطابق خوبی با آزمایش های انجام شده در قبل داشت. نتایج این تحقیق همچنین وجود سازوکاری جدید را برای انتقال رسوب به نام بار لایه ای نشان می دهد.

    کلیدواژگان: تغییرات بستر، کانال قوسی، چاله فرسایشی، مدل دوفازی، شبیه سازی عددی
  • حنیفه ایمانیان، مرتضی کلاهدوزان * صفحه 45

    در این مقاله، نوعی مدل عددی دو بعدی افقی برای پیش بینی تغییرات ریخت شناسانه در حوضچه های جزر و مدی با در نظر گرفتن معیارهای مختلف آغاز حرکت ذرات رسوب، ارائه شده است. معادلات حاکم، شامل معادلات بقای جرم و مومنتم برای هیدرودینامیک، معادله انتقال جرم برای بار معلق و معادله بقای جرم برای تغییرات تراز بستر، با استفاده از روش تفاضل محدود در حالت ضمنی منقطع شده و با الگوریتم ADI1 حل شده است. مدل عددی دربرگیرنده سه معیار Shields (1936)، Kolahdoozan (1999) و Zanke (2003)، برای شروع حرکت ذرات است. علاوه بر روش قطعی، به علت آشفتگی جریان و طبیعت تصادفی مولفه های آن، فرایند انتقال رسوب با استفاده از روش غیرقطعی نیز محاسبه شده است. برای واسنجی مدل عددی، از مقادیر اندازه گیری شده تغییرات تراز بستر در یک بندرگاه استفاده شده است. نتایج محاسباتی با معیارهای مختلف آغاز حرکت ذرات، نشانگر آن است که در شروع حرکت ذرات رسوب در حوضچه های جزر و مدی، اثر پارامترهای حاصل از غیرماندگاری جریان، بر اثر پارامترهای حاصل از آشفتگی جریان غلبه دارد.

    کلیدواژگان: آغاز حرکت ذرات رسوب، مدل سازی عددی، انتقال رسوب، مدل سازی قطعی و غیرقطعی
  • یوسف حسن زاده*، حبیب حکیم زاده، حامد سرورام، هادی دل افروز صفحه 59

    در این مقاله مدلی عددی برای بررسی الگوی تغییرات پروفیل سطح آزاد جریان در اطراف پایه استوانه ای ارائه شده است. برای گسسته سازی معادلات انتگرل گیری شده در عمق از روش تفاضل محدود با شبکه بندی غیریکنواخت استفاده شده و الگوریتم عددی صریح مک کورمک برای حل معادلات تفاضلی به کار رفته است. برای صحت سنجی مدل، نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی سایر پژوهشگران در این زمینه مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که پروفیل سطح آزاد جریان اطراف پایه، به هر دو پارامتر عدد فرود و عمق نسبی جریان وابسته بوده و مقایسه نتایج مدل عددی و آزمایشگاهی نشان می دهد که معادلات انتگرال گیری شده در عمق، در اعداد فرود پایین نتایج مطلوبی را برای پروفیل سطح آزاد جریان ارائه می دهد، اما با افزایش عدد فرود، از دقت این نتایج به طور قابل ملاحظه ای کاسته می شود.

    کلیدواژگان: پایه استوانه ای، روش تفاضل محدود، روش مک کورمک، عدد فرود
|
  • Saeed Isapoor, Aliasghar Montazar * Page 1

    Automating the irrigation networks is one of the new approaches for making a proper water management decision to improve the efficiency of these systems. In the present study, two robust control systems of the Local Upstream PI Feedback Control with Filters and Centralized Distant Downstream PI Feedback Control with Filters and Decouplers were designed and applied for the west main canal of Dez irrigation network. The control algorithms programmed in MATLAB m-files and connected to the SOBEK Canal Flow module through the SOBEK Real Time Control module. To evaluate the efficiency of the control algorithms, the performance criteria of the Maximum Absolute Error, Integral Absolute Error and Steady State Error were considered during the simulations of one month with regard to the real off takes schedule with the highest variations within the cropping season. The results indicated that the applied control algorithms have considerable potential to closely match the discharge at the downstream check structures with those ordered by water users while maintaining the water level throughout the length of the canal. It was also concluded that the centralized control system has more efficiency compared to local control system which provides flexible, demand oriented and accurate operation procedure. Considering that local upstream controller may be considered as an option, either as the main control system or as the backup system for the canal system automation.

  • A.R. Kabiri-Samani *, S.M. Borghei, A.H. Pirghatari Page 19

    The study of two-phase fluid flow is of great importance in tunnels and pressurized pipelines, due to the disturbances caused by pressure fluctuation, bubble bursting, energy release and erosion. The gas releases from the water as the pressure reduces, and, hence, trapped in water pipelines. This effect has been observed and found to be detrimental. The image processing technique is applied for estimating different parameters such as; void fraction and length, period and celerity of unstable two-phase slug flow, using Photoshop and Matlab software, based on experimental model. Necessary images were collected using two digital cameras. It is shown that, the image processing technique can be used as a good tool for determination of two-phase flow characteristics. Results show that the slug flow characteristics including length, frequency and celerity have significant effects on void fraction. By increasing the air/water discharge ratio the void fraction increases and by in creasing the slug frequency the void fraction decreases.

  • A. Savarian, A. H. Niksereshtb *, N. Talebbeydokhti Page 35

    The river bed evolution in 180 degree alluvial channel bend is numerically simulated using FLUENT based on Eulerian two-phase model that implements Euler–Euler coupled governing equations for fluid and solid phases and a modified k–ε turbulence closure for the fluid phase. This two-phase model predicts sediment transport from more fundamental dynamical equations, thereby avoiding the use of purely empirical sediment transport formula. Such formulas have been found to be case-dependent, thus limiting their general use to cover a broad range of flow configurations. Both flow–particle and particle–particle interactions are considered in the model. During the simulations, the interface between sand and water is specified using a threshold volume fraction of sand, and the evolution of the bed form is studied in detail. The predictions of bed form evolution are in good agreement with previous laboratory measurements. In addition, the computational results indicate the presence of a new mechanism in sediment transport that can be called 'Laminated Load' hereafter.

  • Hanifeh Imanian, Morteza Kolahdoozan * Page 45

    Current study is refinement and application of a two-dimensional horizontal numerical model to predict geo-morphological changes in tidal basins. An ADI finite difference algorithm has been used for solving the governing equations, which consist of the conservation of mass and momentum for the hydrodynamics, the transport equation for suspended sediment fluxes and the sediment mass conservation equation for bed level changes. The model includes three criteria for the initiation of motion (i.e. Shields (1936), Kolahdoozan (1999) and Zanke (2003)). Since the flow is turbulent, its components have a random nature and sediment transport processes can be expressed by stochastic approaches. In this study both deterministic and stochastic methods were included in bed load computations. Verification of model results have been carried out by an experimental study cited in the literature. Comparisons of results for different criteria for the initiation of motion shows that the unsteadiness parameters of current have a major effect on the bed level changes in comparison with turbulence structure of the flow.

  • Y. Hassanzadeh*, H. Hakimzadeh, H. Sarvram, H. Delafrooz Page 59

    A numerical model has been developed to evaluate the profile of free surface flow around a cylindrical bridge pier. The Reynolds equations of the shallow waters have been discredited using the finite difference method. The resulting equations were then solved using the explicit MacCormack's technique. For the closed boundary conditions, the free-mirror condition has been imposed with non-uniform grids. The numerical model results were then verified against experimental data and the agreement between them was fairly good. It was also found that for the small values of the Froude number, the model could predict the experimental data reasonably well, whereas for the large values of this number, there were some discrepancies between model results and measured data.