هیدرولیک
سال:1386 | دوره:- | شماره:3 |تعداد مقالات:7

یکی از معمول ترین روشهای استهلاک انرژی به ویژه در سدها، استفاده از پرتابه های جامی شکل است. بر اثر ریزش جت و برخورد آن با بستر رودخانه، پدیده آبشستگی رخ می دهد و برای کنترل این پدیده استفاده از ریپ رپ می تواند موثر واقع شود. هدف اصلی این مقاله بررسی پایداری ذرات رسوبی درشت دانه یا ریپ رپ است. برای این منظور، ابتدا معادله کلی شرایط آستانه حرکت و شکست ریپ رپ با استفاده از آنالیز ابعادی و تحلیل پایداری ذره استخراج شد. در این معادلات پارامتر بدون بعد عدد پایداری، که با SN نشان داده می شود به صورت تابعی از متغیرهای دیگر نشان داده شده و سپس با انجام آزمایشهای متعدد در مدل فیزیکی در شرایط هیدرولیکی و با اندازه های رسوب متفاوت، نتایج تحلیل شده است. در این بررسیها تغییرات SN نسبت به تک تک متغیرها بررسی شده و مدلهای خطی و غیر خطی برای پیش بینی شرایط شکست ریپ رپ به دست آورده شده اند. همچنین با انجام آزمایشهایی معیار مناسب مصالح برای جلوگیری از خروج مصالح بستر از فضای بین قطعات ریپ رپ ارایه شده است.

این مقاله کاربرد شبکه های عصبی مصنوعی را برای مدلسازی ضریب انتشار طولی که از مهمترین پارامترهای هیدرولیکی معادله دینامیکی پخش و انتشار است شرح می دهد. مقدار بدون بعد انتشار (Dl/HU*) بر اساس چهار پارامتر بدون بعد دیگر شامل زبری نسبی (ks/H)، نسبت عمق به عرض بالای جریان (H/W)، نسبت سرعت برشی به سرعت متوسط جریان (U*/U) و عدد رینولدز جریان (UH/v) مدلسازی شده است. 81 گروه اندازه گیری در رودخانه های کوچک و بزرگ موجود در منابع، جمع آوری و برای مدل شبکه عصبی مورد استفاده قرار گرفت. مدل نهایی پس از صحت یابی، با نتایج دو مدل منتشر شده در منابع مقایسه شد. نتیجه این مقایسه نشان داد که مدل شبکه عصبی می تواند تا حدود 14 درصد، ضریب انتشار طولی را دقیق تر برآورد کند.

تحلیل جریان متغیر تدریجی در کانالهای مرکب، با استفاده از دو رهیافت انرژی و اندازه حرکت، می تواند به نتایج محاسباتی متفاوتی منجر شود. در این مقاله با هدف بررسی اعتبار این دو رهیافت، ابتدا معادلات انرژی و اندازه حرکت و شکل تعمیم یافته ای از معادله جریان دایمی غیر یکنواخت در کانالهای باز معرفی شده و اختلاف نتایج این دو رهیافت در قالب چند مثال عددی ساده نشان داده می شود. سپس نتایج تحلیل داده های آزمایشگاهی مربوط به این تحقیق و داده های موجود در مراجع ارایه می شوند. در این آزمایشها، هر جا تمایز قابل توجهی بین نتایج دو رهیافت مشاهده می شود، برتری با رهیافت اندازه حرکت است. تحلیل خطاهای آزمایشگاهی نیز نشان می دهد که نتیجه مشاهده شده در برتری رهیافت اندازه حرکت، تحت الشعاع عدم قطعیت های آزمایشگاهی قرار نمی گیرد. با توجه به عدم امکان تعمیم نتیجه مشاهده شده به تمامی شرایط، واکاوی دقیقتری بر روی این مساله به کمک مدل دو بعدی معتبر Shiono and Knight انجام شد. این تحلیل موشکافانه، نه تنها منشا برتری مشاهده شده در نتایج رهیافت اندازه حرکت در آزمایشهای مورد بررسی در این تحقیق را روشن می سازد، بلکه فرایندی محاسباتی را معرفی می نماید که به کمک آن می توان اعتبار رهیافت انرژی یا اندازه حرکت را برای هر کانال مرکب با شرایط هندسی و هیدرولیکی دلخواه، بدون نیاز به بررسیهای آزمایشگاهی تحلیل و تعیین کرد.

در این مقاله، یک مدل عددی دو بعدی بر اساس معادلات رینولدز در ترکیب با مدلهای آشفتگی (k-ε) و تنش جبری صریح (EASM)، برای پیش بینی تطبیقی جریان با سطح آزاد روی توپوگرافی صلب دو بعدی )دیون(، ارایه شده است. کاربرد مدل نشان می دهد که برای شبیه سازی صحیح جریان و آشفتگی روی دیونها، مدل (k-ε) ناکافی است و حداقل باید اصلاح شود )به علت وقوع جدایش و انحنای خطوط جریان( در این حالت، به کارگیری مدل تنش جبری که روش اقتصادی محاسبه تنشهای آشفتگی بدون حل کامل معادلات انتقال آنهاست می تواند روش بهتری باشد؛ بنابراین در این تحقیق از نسخه صریح آن (Wallin and Johansson (2000) استفاده شده است. معادلات دیفرانسیلی حاکم، با روش حجمهای محدود بر روی یک شبکه محاسباتی جا به جا نشده حل شده است. به منظور اجتناب از تقریب مرزها، از سیستم مختصات منحنی غیر متعامد استفاده شده است. نتایج )میدان سرعت، خصوصیات تلاطمی و توزیع اصطکاک( با اطلاعات آزمایشگاهی Mierlo and Ruiter (1988) مقایسه و موافقت کلی خوبی نشان داده شده است. جزییات محاسبات نشان می دهد که استفاده از مدل تنش جبری، پیش بینی خصوصیات تلاطمی و طول ناحیه برخاستگی را بهبود نسبی می بخشد و این مدل، بستر مناسبی را برای توسعه مطالعات بار بستر، مقاومت جریان و مهاجرت دیونها فراهم می سازد.

در چند دهه اخیر به منظور دستیابی به برآورد صحیحی از مشخصات رودخانه ها و کانال های طبیعی، روابط و معیارهای مختلفی ارایه شده است. در این مقاله دو نگاشت غیر خطی از خانواده محاسبات نرم به منظور طراحی عرض و عمق کانال ها با بستر ماسه ای با به کارگیری اطلاعات به دست آمده از 70 کانال طبیعی رژیمی در آمریکای شمالی به کار رفته است. روش درونیاب احتمالاتی برنامه نویسی ژنتیکی و روش دسته بندی گروهی داده ها که روشی هم خانواده با شبکه های عصبی مصنوعی است، شیوه های نوین به کار رفته در این مقاله است. این دو روش، در نهایت با سه روش مرسوم و متداول طراحی کانال های پایدار مقایسه شده است. در مدل سازیهای فوق علاوه بر پارامترهای دبی جریان و قطر متوسط ذرات بستر، از شیب کانال نیز استفاده شده است. نتایج حاکی از دقت و همبستگی مناسب آماری روش دسته بندی گروهی داده ها نسبت به سایر روشها است. در انتها نحوه رفتار مدل و تاثیرپذیری مدل از ورودیهای منتخب بررسی شده است.

یکی از مشکلات اساسی آبگیرهای ثقلی، کاهش راندمان آبگیری پس از بهره برداری است. این پدیده اغلب ناشی از جا به جا شدن و دور افتادن خط القعر رودخانه از محدوده آبگیر است. از این رو مطالعه روشهایی که باعث کنترل جا به جایی خط القعر شود، می تواند باعث افزایش راندمان آبگیری شود. در این تحقیق تاثیر استفاده از آبشکن در ساحل مقابل آبگیر بر راندمان آبگیر و کنترل خط القعر رودخانه در فلوم آزمایشگاهی بررسی شده است. این فلوم، شامل کانال اصلی با 30 متر طول، 1.5 متر عرض و کانال آبگیر با طول 3 متر و عرض 60 سانتیمتر با زاویه اتصال 60 درجه به کانال اصلی می باشد. آزمایشها با سه طول متفاوت آبشکن و بدون آبشکن با سه دبی متفاوت انجام شده است. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش و کاهش مقدار رسوب ورودی به آبگیر با استفاده از آبشکن بوده است. ضمن آنکه موقعیت تشکیل خط القعر مقطع اصلی نیز به سمت آبگیر متمایل شده است.