هیدرولیک
سال:1386 | دوره:- | شماره:4 |تعداد مقالات:7

جریان ریزشی روی سرریز پلکانی به دلیل زبری قابل قیاس پله های بستر سرریز نسبت به عمق معمول جریان، دارای آشفتگی شدید قائم است که است که به تبع آن ورود هوا از سطح و در نهایت جریان دوفازی آب و هوا را در پی خواهد داشت. برآورد میزان استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی با توجه به پیچیدگی جریان دوفازی و تلاطم شدید، یکی از مهمترین مباحث مورد پژوهش است. در این مقاله با ملحوظ کردن آخرین نکات اثر مقیاس مدل فیزیکی در جریانهای دوفازی، برای دو شیب 18.8 و 28 درجه با افق، چهارخیز پلکان متفاوت 3، 5، 8 و 12 سانتیمتری و دبیهای مختلف 6، 10، 15، 20 و 25 لیتر در ثانیه )در مجموع 40 حالت(، اندازه گیری میزان استهلاک انرژی جریان ریزشی توسط روش جدید عمق گودال آب شستگی پایین دست و بررسی دیداری حالتهای مختلف جریان انجام شده است. با مقایسه نسبی نتایج آزمایشگاهی با نتایج دیگر محققان مطرح، روش گودال آب شستگی به عنوان نوعی روش جدید ساده غیر مستقیم با دقت مناسب، برای اندازه گیری انرژی جریانهای دوفازی روباز در مقابل روش پر هزینه اندازه گیری غلظت هوا، مطرح و قابل ارایه است. در این مقاله طی بررسی دیداری، ارتباط معناداری بین سه حالت مختلف جریان ریزشی و "عدد فرود زبر" حاصل شد که نشانگر جایگاه مهم این عدد بدون بعد در مباحث سرریز پلکانی است. در نهایت با توجه به اینکه با کمک روش اندازه گیری جدید گودال آب شستگی، انرژی باقیمانده در پایین دست سرریز پلکانی برای تمام حالتهای سه گانه جریان ریزشی قابل اندازه گیری است، امکان ارایه رابطه تجربی جدیدی برای برآورد میزان استهلاک انرژی برای کل طیف جریان ریزشی بر اساس نسبت بدون بعد ترکیبی از "عدد فرود زبر"، "تعداد پلکان" و "شیب سرریز"، میسر شده است.

روشهای محاسباتی پیش بینی اثر موج بر سازه های دریایی در طراحی و کارکرد مناسب این سازه ها از اهمیت به سزایی برخوردار است. در برآورد نیروهای موج بر سازه هایی که ابعاد قابل توجهی نسبت به طول موج دارند، باید اثر متقابل سازه و موج مطابق تئوری پراش در نظر گرفته شود. در این تحقیق، به کمک روش المان مرزی، نوعی راه حل قلمروی فرکانس برای پدیده پراش سه بعدی ارایه شده که در آن، آثار متقابل امواج دریا و سازه های صلب حجیم با شکل دلخواه قابل بررسی است. به منظور سنجش صحت این روش، سازه کروی مستغرق به کمک برنامه المان مرزی تهیه شده، مدلسازی شده است. در این برنامه سطح کره با شبکه سازگار گسسته سازی شده و برای به دست آوردن پتانسیل های سرعت و فشارهای هیدرودینامیکی گرهی، روش همگذاری نقطه ها به کار گرفته شده است. برای استفاده بهینه از مزایای دو روش عددی، روش المان مرزی با روش المان محدود ترکیب شد. در این ترکیب، نرم افزار المان محدود ANSYS، با توجه به قابلیت پیوند آن با برنامه های دیگر به کمک زبان پارامتری APDL، مورد استفاده قرار گرفته است. مقایسه نتایج حاصل از روش ترکیبی حاضر با نتایج تئوری فرود - کریلف بیانگر توانایی مناسب آن است.

هدایت آبی اشباع و تخلخل موثر، مهمترین خصوصیات هیدرو دینامیک خاک به شمار می روند که نقشی تعیین کننده در طراحی فاصله زهکش ها ایفا می کنند. ثابت بودن تخلخل موثر یکی از فرضهای اصلی در مدلهای تحلیلی زهکشی است. این فرض باعث ایجاد خطا در پیش بینی نوسانات سطح ایستابی در اطراف زهکش ها می شود. مدلسازی عددی ابزاری کارآمد به منظور شبیه سازی پدیده های مختلف به شمار می رود. در این تحقیق با فرض ثابت و متغیر بودن تخلخل موثر، مدلهای عددی بسط داده و از آنها در پیش بینی ارتفاع سطح ایستابی در اطراف زهکش استفاده شد. با انتخاب الگوریتم بهینه سازی مناسب و ارتباط دهی آن به مدلهای عددی، مدلهای معکوس مناسب برای برآورد مقادیر میانگین خصوصیات آبی اشباع خاک طراحی شد. با طراحی و ساخت مدل فیزیکی زهکشی در آزمایشگاه، داده های مورد نیاز برای واسنجی و آزمون مدلهای پیشنهادی اندازه گیری شد. از داده های آزمایشگاهی محققان دیگر نیز برای ارزیابی دقت پیش بینی مدلهای پیشنهادی استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که استفاده از مدل عددی با فرض متغیر بودن تخلخل موثر، باعث افزایش دقت پیش بینی نیمرخ سطح ایستابی در اطراف زهکش ها می شود. همچنین مدل معکوس عددی با فرض فوق، برآورد بهتری را از مقادیر میانگین خصوصیات هیدرودینامیک و اشباع خاک به دست می دهد.

با بزرگ شدن شهرها و افزایش جمعیت از یک سو و گسترش صنایع و کارخانه ها از سوی دیگر، مساله آلودگی محیط زیست روز به روز اهمیت بیشتری می یابد. فاضلاب یکی از عوامل آلودگی محیط زیست است و باید از محیط زیست جمع آوری شود. از آنجا که هزینه اجرای شبکه های فاضلاب به ویژه برای شهرهای بزرگ بسیار زیاد است، هر گونه بهینه سازی در فرآیند طراحی، موجب کاهش هزینه ها و صرفه جویی خواهد شد. لذا محققان متعددی با استفاده از روشهای بهینه سازی ریاضی و ابتکاری، سعی در کاهش هزینه ها داشته اند. در این مطالعه، قابلیتهای روشهای برنامه ریزی غیر خطی و الگوریتم ژنتیک در بهینه سازی طراحی شبکه های فاضلاب با جانمایی مشخص مقایسه شده است. در روشهای بهینه سازی ارایه شده، کلیه محدودیت های فنی در نظر گرفته شده است. از مدلهای هیدرولیکی هیزین - ویلیامز اصلاح شده و مانینگ با ضریب زبری ثابت و متغیر برای شبیه سازی جریان نیمه پر لوله ها استفاده شده است. متغیر تصمیم در مدلها تراز کارگذاری لوله ها است، که در آن قطر لوله ها در طی فرآیند بهینه سازی به صورت گسسته محاسبه می شود. کاربرد موفقیت آمیز این مدلها در حل مسایل نمونه، توانایی و قابلیت این مدلها را در طراحی بهینه شبکه های فاضلاب نشان داده است.

آگاهی از زمان و شدت وقوع سیلاب، نقش به سزایی در کاهش خسارتهای جانی و مالی ناشی از آن دارد. روشهای مرسوم پیش بینی سیلاب، عمدتا در قالب مدلهای کلاسیک بارش - رواناب، روندیابی و رگرسیونی بوده اند. مساله ای که امروز در کنار روشهای کلاسیک مطرح شده، استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی است. در این پژوهش توانایی شبکه های عصبی در پیش بینی سیلاب کارگاهی در شرایط کمبود آمار و اطلاعات، در مقایسه با مدلهای متداول پیشین مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور دو مدل تهیه شده است. مدل اول از نوع رگرسیونی چندگانه و مدل دوم از نوع شبکه عصبی مصنوعی است. در این تحقیق، مدلها با استفاده از آمار و اطلاعات 10 سیلاب همزمان در محل 4 ایستگاه هیدرومتری بالا دست سایت مورد بررسی، تهیه شدند. 7 سیلاب برای کالیبره کردن )آموزش( و 3 سیلاب برای آزمایش مدلها در نظر گرفته شد. در هر یک از مدلها، گزینه های متعددی بررسی شد. مقایسه نتایج دو مدل در این مطالعه موردی نشان داد که مدل شبکه عصبی، عملکرد مناسبی در پیش بینی جریان داشته و پیش بینی های دقیقتری را در مقایسه با مدل دیگر ارایه می دهد.

این تحقیق بر اساس روش اصلاح شده ماسکینگام پی ریزی شده و به منظور دسترسی به مدل به هنگام تخمین رواناب، از روش وفقی بهره گرفته شده است. با استفاده از روش مزبور امکان پیش بینی دقیق دبی سیلاب در گام زمانی آتی فراهم می شود. این روش امکان تدقیق روش کلاسیک ماسکینگام به منظور پایش تاسیسات پایین دستی را به صورت به هنگام فراهم می سازد. در این تحقیق به منظور محاسبه مقدار بهینه پارامترها در مدل ماسکینگام اصلاح شده، از روش تکاملی تابو استفاده شده است. منطقه مورد مطالعه بخشی از رودخانه خشک واقع در شهر شیراز است که در آن هیدروگراف های مرکب در سه ایستگاه )دو ایستگاه به عنوان ورودی در بالا دست و یک ایستگاه خروجی در پایین دست( تحلیل شده است. عملکرد مدل حاضر با نتایج حاصل از الگوریتم ژنتیک مقایسه شده است. نتایج آماری حاکی از توانایی بالای مدل سازی وفقی همراه با روش جستجوگر تابو نسبت به الگوریتم ژنتیک است.