مدل‌سازی پارامترهای جریان در مسیر تنداب سرریزهای با تغییر شیب ناگهانی (مطالعۀ موردی: سرریز سد سورک)

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 10، دوره 31، شماره 4 - شماره پیاپی 24، آبان 1397، صفحه 165-178   

نوع مقاله: یادداشت پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/civil.v31i4.60358

نویسندگان

سهیل عباسی^{* 1}؛ حسین صمدی بروجنی²؛ روح الله فتاحی نافچی²؛ بهزاد قربانی²

¹دانشگاه شهرکرد

²شهرکرد

چکیده

یکی از موارد مهم در طراحی تنداب سرریزها، بررسی خصوصیات و شرایط جریان در مسیر تنداب به‌واسطۀ فوق بحرانی بودن جریان است. در تحقیق حاضر ویژگی‌های هیدرولیکی جریان در تنداب سرریز سد سورک بااستفاده از مدل‌سازی فیزیکی و عددی مورد بررسی قرار گرفته‌است. مدل از جنس پلکسی­گلاس با مقیاس 1:50 ساخته شد و برای مدل‌سازی ریاضی از نرم­افزار فلوئنت استفاده گردید. آزمایش‌ها در 5 دبی متفاوت انجام گرفت و پارامتر­های فشار، سرعت و عمق جریان در محور مرکزی و کنار دیواره برداشت گردید. نتایج نشان داد در بین پارامترهای اندازه‌گیری‌شدۀ نرم‌افزار فلوئنت، پارامتر سرعت با کمترین درصد خطا ( 3/4 درصد) و پارامتر عمق با بیشترین درصد خطا (9/16 درصد) شبیه­سازی شده‌است. هم‌چنین ضریب نش- ساتکلیف و ضریب تعیین محاسبه‌شده برای پارامترهای مورد نظر نشان دادند که نرم‌افزار فلوئنت توانایی شبیه­سازی جریان را برروی سرریز­های با تغییر شیب ناگهانی دارا می­باشد. باتوجه به نتایج شبیه­سازی‌شده و معیارهای RMSE  و NRMSE می­توان دریافت در نرم‌افزار فلوئنت درصورت استفاده از روش­ حل عددی حجم محدود، مدل آشفتگی k-e، RNG، روش تصحیح فشار SIMPLE  و روش دو فازی VOF، بیشترین دقت در محاسبۀ پارامتر­های فشار، سرعت و عمق جریان آب در تنداب سرریز مورد مطالعه حاصل می­گردد.

کلیدواژه‌ها

: فشار؛ سرعت؛ سرریز؛ مدل فیزیکی؛ مدلسازی عددی

مراجع

1. Ozemtsev , Y. P., "Cavitation Destruction of Concrete and Protective Facings under Natural Conditions", Power Technology and Engineering, Vol. 3, No.1, Pp.24-29, )1969(.

2. U.S. Department of the Interior Bureau of Reclamation (USBR), Design of Small Chanel. 3rd edn. USA 860p, (1978).

3. مهری، م، «مدل‌سازی رفتار هیدرولیکی جریان روی سرریز سد بالا‌رود با مقیاس کوچک»، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشکدۀ علوم و مهندسی آب، دانشگاه شهید چمران، اهواز، (1385).

4. عارف پور، م.، «بررسی هیدرودینامیک جریان و منحنی تراژکتوری جت پایین‌دست در پرتابۀ جامی‌شکل (مطالعۀ موردی سد بالارود)»، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشکدۀ علوم و مهندسی آب، دانشگاه شهید چمران، اهواز، (1388).

5. دورقی، ا.، «رفتار هیدرولیکی آب برروی سرریز اوجی سه‌دهانه و تعیین رابطۀ دبی- اشل و بهینه‌سازی دیواره‌های هدایت (مطالعۀ موردی سد بالارود)، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشکدۀ علوم و مهندسی آب، دانشگاه شهید چمران، اهواز، (1388).

6. Savage, M. And Johnson, "Flow over Ogee Spillway: Physical and Numericalmodel Case Study", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 127, No.8, Pp. 640-649, (2001).

7. Cassidy, J. J., "Irrotational Flow over Spillways of Finite Height", Journal of Hydraulic Engineering, Division ASCE, Vol. 91, No.6, Pp.155-173, (1965).

8. Olsen, N. R. B. And Kjellesvig, H. M., "Three Dimensional Numerical Flow Modeling for Estimation of Spillway Capacity, USA", Journal of Hydraulic Research. Vol. 36, No.5, Pp.775-784, (1998).

9. Unami, K., Kawachi, T., Munir Babar, M. and Itagaki, H., "Two Dimensional Numerical Model of Spillway Flow", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 125, No.4, Pp.369-375, (1999).

10. Chinnarasri, D. K and Pierre, Y., "Model of Flow over Spillways by Computational Fluid Dynamics", Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Vol. 167, No.3, Pp. 164-175, (2012).

11. حیدری، م. «شبیه‌سازی جریان برروی سرریز اوجی بااستفاده از نرم‌افزار فلوئنت»، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس.

12. Gonzalez, A.C. and Chanson, H" Scale effects in moderate slope stepped spillways experimental studies in air-water flows", In The 8th National Conference on Hydraulics in Water Engineering, Gold Coast, Australia, (2004).

13. Boes, R. and Hager, W. H., "Two-phase characteristics of stepped spillways", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 129, No.9, Pp. 661–670, (2003).

14. Chen, Q. Dai, G. and Liu, H. "Volume of fluid model for turbulence numerical simulation of stepped spillway overflow", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 128: Pp. 683-688, (2002).

15. Dargahi, B., "Experimental Study and 3D Numerical Simulations for a Sree over Flow Spillway", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 132, pp. 899-907, (2004).

16. Anderson, D., Tannehill, J. and Pletcher, R., "Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer.Hemisphere Publishing Corporation", New York, (1984).

17. Chaudhury, D., "Introduction to the Renormalization Group Method and Turbulence Modeling. Fluent Inc", Technical Memorandum TM-107, (1993).