بررسی جریان عرضی پیرامون آبشکن با درصدهای مختلف بازشدگی در کانال با بستر متحرک

 بسیاری از سازه های احداث شده در رودخانه ها به علت عدم شناخت صحیح پدیده آبشستگی تخریب شده و خسارات زیادی به آنها وارد می گردد. بنابراین اطلاع از مقدار حداکثر آبشستگی اطراف سازه هایی که در رودخانه ها احداث می شوند از اهمیت خاصی برخوردار است. آبشکن ها به طور وسیعی به منظور ساماندهی رودخانه ها در کشور طراحی و اجرا می شوند. این روش که به عنوان یکی از موثرترین روش های تثبیت سواحل رودخانه ها مطرح می باشد روز به روز در حال توسعه و گسترش می باشد. در این مطالعه نیز سعی گردیده تا نتایج آزمایشگاهی میزان آبشستگی مربوط به یک فلوم در حالت های مختلف نصب آبشکن با درصدهای مختلف بازشدگی با استفاده از مدل های مختلف آشفتگی شبیه سازی عددی شده و ضمن معرفی بهترین مدل آشفتگی با محاسبه معیارهای جریان عرضی که در اثر حضور آبشکن ایجاد می گردد، تاثیر درصد بازشدگی آبشکن بر روی قدرت جریان عرضی ایجاد شده و طولی از پایین دست آن که کماکاان جریان عرضی ادامه می یابد مشخص گردد.

به منظور مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی، نتایج برداشت آزمایشگاهی در اطراف آبشکن بسته و باز با درصدهای باز شدگی 30، 50 و 70 نصب شده در یک فلوم مورد استفاده قرار گرفت. فلوم مزبور دارای 14 متر طول، 2 متر عرض و 5/0 متر ارتفاع بوده و شیب کف آن نزدیک به صفر می باشد.دبی جریان 50 لیتر بر ثانیه، قطر متوسط 0/26 میلیمتر و شرایط جریان زلال می باشدو سرعت جریان کمتر از سرعت آستانه حرکت ذرات می باشد. جهت مدلسازی عددی فلوم مزبور نیز از نرم افزار Flow-3D استفاده شد.

مقایسه نتایج حاصل از مدلسازی عددی و نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که مدل عددی در پیش بینی الگوی آبشستگی و توپوگرافی بستر در اطراف آبشکن های باز با بازشدگی های متفاوت و نیز آبشکن بسته توانمند عمل می نماید. بررسی قدرت گردابه های ایجاد شده در اطراف آبشکن های باز با محاسبه و مقایسه برخی از معیارهای بیان گر قدرت جریان های عرضی انجام، و چگونگی تغییرات و تداوم قدرت جرین عرضی قبل و بعد از آبشکن، نسبت به میزان بازشدگی آبشکن بررسی گردید. سپس همان معیارهای بیان گر قدرت جریان عرضی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) پیش بینی و نتایج حاصل از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) با نتایج حاصل از شبیه سازی عددی مقایسه شده است. . نتایج حاصله برای معیارهای جریان عرضی محاسبه شده نشان می دهد که می توان انحراف جریان توسط آبشکن با درصد بازشدگی بیش از پنجاه درصد را تقریبا نادیده گرفت و برای آیشکن نفوذناپذیر جریانهای عرضی تا طولی بیش از 1/4 طول آبشکن نیز کماکان ادامه دارند.

مدلسازی عددی با نرم افزار Flow-3D جهت تخمین محل و میزان حداکثر آبشستگی اطراف آبشکن های بسته و باز با درصدهای مختلف بازشدگی موفق عمل می نماید. همچنین قدرت جریان های عرضی در بالادست و پایین دست آبشکن با درصد بازشدگی آبشکن باز مرتبط است. و در صورتیکه یکی از اهداف احداث آبشکن انحراف جریان طولی می باشد افزایش بیش از 50 درصد بازشدگی آبشکن این نقش را بسیار کمرنگ خواهد کرد. هم چنین با مقایسه نتایج حاصل از شبکه عصبی و معیارهای قدرت جریان عرضی مشخص گردیده که شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، می تواند نتایج قابل قبولی برای این معیارها در مقاطع مختلف عرضی ارائه دهد. واژگان کلیدی: آبشکن بسته و باز، آبشستگی، جریان عرضی، شبیه سازی عددی، شبکه عصبی.