فهرست مطالب

مجله هیدرولیک
سال یازدهم شماره 1 (بهار 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/03/27
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مقاله کامل
  • مجتبی مهرآیین* صفحات 1-19
    در تحقیق حاضر میدان جریان اطراف آبشکن های T شکل و تیغه ای با هدف تعیین کمی میزان غیر ایزوتروپ بودن جریان اطراف این نوع آبشکن ها برای داشتن تخمینی از قابلیت مدل های عددی که بر پایه آشفتگی ایزوتروپیک جریان ارایه شده است، انجام می شود. آزمایش ها در آزمایشگاه دانشگاه تربیت مدرس در کانالی با قوس تند 90 درجه انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد که روند مشابهی بین میزان غیر ایزوتروپ بودن جریان در اطراف آبشکن T شکل و مستغرق وجود دارد. در بالادست آبشکن و در تراز نزدیک بستر شرایط آشفتگی دو مولفه ای که در بعضی از نقاط به صورت آشفتگی دیسکی می باشد، مشاهده شد؛ در حالی که در نقاط قرار گرفته در ترازهای میانی کانال، آشفتگی به دلیل حذف تاثیرات بستر، بیشتر از نزدیک بستر به شرایط ایزوتروپ نزدیک می شود. در نواحی تشکیل جریان های چرخشی، همانند نقاط قرار گرفته در محل تشکیل گردابه نعل اسبی و ناحیه جریان چرخشی ایجاد شده در پایین دست آبشکن شرایط آشفتگی، بیشتر از سایر نقاط به شرایط ایزوتروپیک نزدیک می شود. با استفاده از شکل المان تانسورهای غیر ایزوتروپیک و مقایسه با روش های BM و AIM روش BM نتایج مناسبتری ارایه کرد.
    کلیدواژگان: مطالعات آزمایشگاهی، غیر ایزوتروپ، آبشکن T شکل، آبشکن تیغه ای
  • محمد کاراموز*، سیامک درودی، علی مریدی صفحات 21-34
    احداث سیستم انحراف آب به دلیل قابل توجه بودن هزینه اجرای آن در سدها همواره طراحان را با مسائل و مشکلات فراوانی روبرو نموده است. مطالعه ظرفیت حمل سیستم های انحراف و نحوه انتخاب سیل طراحی و به طور کلی مشخصات سیستم انحراف، همواره مورد بحث و بررسی محققان بوده است. در این تحقیق الگو و مدلی ارائه شده که با دو رویکرد اقدام به بهینه سازی سیستم انحراف آب سد نموده است. در رویکرد اول با مبانی یکسان طرح مشاور و به کارگیری روش های بهینه سازی ابعاد سیستم انحراف بهینه می شود. در رویکرد دوم با در نظر گرفتن عدم قطعیت پارامترهای هیدرولیکی و تحلیل ریسک هیدرولوژیکی یک مدل عددی بر اساس هزینه های اولیه پروژه، هزینه های ناشی از شکست و میزان کل ریسک سیستم انحراف و سد ارائه شده است . سپس در هر دو رویکرد با الگوریتم بهینه سازی ژنتیک و ساختن یک تابع هزینه مناسب که شامل هزینه ساخت سیستم انحراف وخسارات ناشی از شکست سیستم در اثر رخداد سیل که به صورت امید ریاضی می باشد، بهترین قطر، تراز، جنس پوشش، طول تونل ها و ارتفاع فرازبند و ارتفاع نشیب بند تعیین می شود و همچنین مشخص می شود که فرازبند دارای سرریز باشد یا بدون سرریز طراحی شود. سد کارون4 که در جنوب غربی ایران واقع است به عنوان مطالعه موردی مورد استفاده قرار گرفته شده است. مشخصات طرح مشاور برای ارتفاع فرازبند، ارتفاع نشیب بند، قطرتونل ها، به ترتیب 20، 40، 5/9، 5/9 متر می باشد. نتایج نشان می دهد ارتفاع فرازبند، ارتفاع نشیب بند، قطرتونل ها به ترتیب برابر با 38و16، 5/9و5/9 متر برای رویکرد اول و 33، 5، 9، 9 متر، برای رویکرد دوم می باشد. در نتیجه طرح دوم مدل کمترین هزینه سالیانه مورد انتظار ساخت را نسبت به طرح مشاور دارا می باشد.
    کلیدواژگان: سیستم انحراف آب، بهینه سازی، آنالیز ریسک هیدرولوژیکی، عدم قطعیت هیدرولیکی، الگوریتم ژنتیک
  • محمد کریمی حسین آبادی، محمدرضا مجدزاده طباطبایی، مجتبی شوریان* صفحات 35-52
    یکی از چالش های مطالعات طراحی، برنامه ریزی و ساماندهی رودخانه ها، پیش بینی مشخصات هیدرولیکی مقطع پایدار (هندسه هیدرولیکی) رودخانه می باشد که در آن میزان فرسایش و انتقال رسوب به یک شرایط رژیم (تعادلی) رسیده است. در این تحقیق، یک مدل شبیه سازی- بهینه سازی هندسه هیدرولیکی برای پیش بینی هندسه پایدار و پاسخ رودخانه های شنی توسعه داده شده که در آن هسته شبیه سازی یک مدل تحلیلی هیدرولیک رودخانه و پوسته بهینه سازی الگوریتم رقابت استعماری می باشد. مدل شبیه ساز تحلیلی از معادلات حاکم بر انتقال جریان و رسوب در کانال، توزیع تنش برشی مرزی و پایداری کناره ها با در نظر گرفتن اثر پوشش گیاهی، استفاده می کند. برای رسیدن به یک جواب واحد برای هندسه پایدار مقطع لازم است از فرضیه های حدی استفاده شود. در این مقاله از دو فرضیه حداکثر ظرفیت انتقال رسوب و حداقل توان جریان استفاده شده است. با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری علاوه بر کاهش حجم محاسبات پیچیده ریاضی، می توان به صورت همزمان تمامی پارامترهای موثر در هندسه هیدرولیکی را بهینه یابی کرد. صحت سنجی و کاربرد مدل نشان می دهد که مدل شبیه سازی- بهینه سازی توسعه داده شده با دقت مناسبی هندسه هیدرولیکی رودخانه های شنی را مدل سازی کرده و نتایج پیش بینی پاسخ کانال رودخانه با معادلات مفهومی (کیفی) و رژیم تجربی تطابق قابل قبولی دارد. نتایج بدست آمده حاکی از آنست که پایداری کناره ها بر هندسه هیدرولیکی کانال بیشترین تاثیر را دارد.
    کلیدواژگان: رودخانه، حداکثر ظرفیت انتقال رسوب، الگوریتم رقابت استعماری
  • سعیده نصیری، عبدالرضا کبیری سامانی*، کیوان اصغری صفحات 53-66
    به منظور کنترل جریان گردابه ای استفاده از سرریز کلید پیانویی مدور، یکی از روش های اصلاح ورودی سرریز مدور قائم است. این سرریز به صورت سازه گرداب شکن عمل می کند و تاثیر چشم گیری بر کاهش قدرت جریان گردابی و افزایش ضریب دبی جریان دارد. در تحقیق حاضر به بررسی عددی هیدرولیک جریان در اطراف سرریز مدور قائم با ورودی کلید پیانویی پرداخته می شود. معادلات حاکم بر جریان سیال در دستگاه مختصات استوانه ای حل می شوند. برای مدل سازی میدان جریان اطراف سازه و درون شفت قائم از شبیه سازی عددی با استفاده از روش حجم محدود و مدل آشفتگی k-ε استفاده شده است. در این تحقیق تاثیر طول، ارتفاع و زاویه قطاع های کلید پیانویی بر هیدرولیک جریان مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که استفاده از سرریز کلید پیانویی مدور به عنوان ورودی شفت های قائم یکی از روش های اصلاح ورودی سرریز مدور قائم است که تاثیر چشم گیری بر کاهش قدرت جریان گردابی دارد، ضمن این که ضریب دبی جریان را افزایش می دهد. سرریز کلید پیانویی علاوه بر این که به صورت ورودی سرریز مدور قائم عمل می کند، نقش گرداب شکن نیز دارد، به طوری که با کاهش قدرت جریان گردابی و دور کردن گرداب از شفت قائم، باعث توزیع یکنواخت جریان در محدوده ی اطراف شفت قائم می شود. این امر در تخلیه ی یکنواخت جریان از شفت قائم موثر است. در انتها بهترین هندسه ی ورودی کلید پیانویی برای دست یابی به بیشترین راندمان در سرریز مدور قائم پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: جریان گردابی، روش حجم محدود، سرریز مدور قائم، مدل سازی عددی، ورودی کلید پیانویی
  • سمیه سلطانی گردفرامرزی*، روح الله تقی زاده مهرجردی صفحات 67-75
    گروه پایه ها به طور گسترده به عنوان پی به منظور حفاظت سازه های آبی در مهندسی سواحل و رودخانه ها استفاده می شوند. بدون شک آب شستگی در پایه ها از مهمترین دلایل ناپایداری سازه های آبی است که منجر به شکست و تخریب آن ها می شود. تخمین درست از عمق آبشستگی اطراف پایه ها به دلیل پیچیدگی رفتار جریان اطراف پایه در یک بستر فرسایش پذیر کار بسیار دشواری است. در تحقیق حاضر معادلات تجربی مختلف برای تعیین عمق آبشستگی گروه پایه ها تحت جریان امواج و ارزیابی دقت این روش ها در مقایسه با داده های اندازه گیری شده بررسی و روش هایی در این زمینه، با بهره جستن از روش های داده کاوی همچون رگرسیون چند متغیره، برنامه ریزی ژنتیک، شبکه عصبی مصنوعی، رگرسیون درختی و شبکه عصبی-فازی ارائه گردیده است. نتایج نشان داد که روابط تجربی موجود کارایی لازم در این زمینه را نداشته و بهترین روش تجربی دارای ضریب تبیین 57/0 و جذر میانگین مربعات خطا 29/1 است. در حالی که از بین روش های هوش مصنوعی، روش شبکه عصبی-فازی با ضریب تبیین 94/0، جذر میانگین مربعات خطا 04/0 و راندمان مدل 97/0 بخوبی عمق آب شستگی را پیش بینی می کند. روش ارائه شده در این تحقیق رهیافت جدیدی در تخمین عمق آبشستگی گروه پایه ها در رودخانه محسوب شده و به خوبی قابلیت اتصال و ترکیب با مدل های ریاضی را دارد.
    کلیدواژگان: عمق آبشستگی، گروه پایه، امواج، روش های داده کاوی
  • یادداشت تحقیقاتی
  • امیر گرد نوشهری، ابراهیم امیری تکلدانی* صفحات 77-85
    جهش هیدرولیکی یکی از سازوکارهای مهم در استهلاک انرژی اضافی جریان به شمار رفته و در فرایند تشکیل آن جریان فوق بحرانی به جریان زیربحرانی تبدیل می شود. به دلیل نقش عوامل هیدرولیکی این پدیده در تعیین ویژگی های سازه ای حوضچه های آرامش نظیر طول و ارتفاع دیوارهای جانبی آن ها، تخمین نیمرخ طولی سطح آب در جهش هیدرولیکی از مسائل مورد علاقه مهندسان هیدرولیک بوده، به طوری که تاکنون روابط متعددی برای محاسبه آن توسط محققان مختلف ارائه شده است. با این وجود پارامترهای مورد استفاده در روابط موجود، به لحاظ عملی قابل تعیین نبوده در نتیجه روابط ارائه شده نیز به لحاظ عملی غیرقابل استفاده بوده و در صورت استفاده دارای خطای قابل ملاحظه می باشند. در این تحقیق، ضمن معرفی طول پرش هیدرولیکی به صورت یک پارامتر بدون بعد و با استفاده از تعداد زیادی از داده های آزمایشگاهی که توسط محققان مختلف بدست آمده و منتشر شده اند، یک معادله ساده و کاربردی برای تخمین نیمرخ طولی جهش هیدرولیکی با متوسط خطای 08/5 درصد نسبت به مقادیر واقعی اندازه گیری شده، ارائه شد. هم چنین مقایسه معادله جدید با روابط موجود نشان دهنده تخمین درست تر نتایج در بازه وسیعی از اعداد فرود (از 0/2 تا 3/11) می باشد.
    کلیدواژگان: حوضچه آرامش، نیمرخ طولی جهش هیدرولیکی، استهلاک انرژی، جریان فوق بحرانی
|