فهرست مطالب

مجله هیدرولیک
سال هفتم شماره 1 (بهار 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/03/05
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهدی نوری ابوذری، محمدرضا جعفرزاده* صفحات 1-12
    در این تحقیق عوامل موثر در بروز حادثه ها در خط انتقال آب گیسور-گناباد، مانند فشارهای دائمی و گذرا، ابزار کنترل ضربه قوچ و شیرهای هوا، اثر شرایط محیطی بر خطوط لوله و کیفیت لوله ها مطالعه می شود. سیستم انتقال آب در حالت ماندگار با استفاده از نرم افزار WaterGEMS مدل سازی و ضریب زبری هیزن- ویلیامز واسنجی می شود. با ایجاد جریان گذرا نتایج حاصل از اندازه گیری محلی با نتایج عددی نرم افزار Hammer مقایسه می شود. عملکرد رضایت بخش سیستم در جریان گذرا با حضور ابزار کنترل ضربه قوچ مطالعه می شود. شیرهای هوا در کنترل فشارهای گذرا تاثیر زیادی ندارند. آزمایش ها نشان می دهد که آب خورنده یا رسوب گذار نیست. با اطمینان یافتن از عملکرد مناسب ابزار کنترل ضربه قوچ، کیفیت پایین لوله های به کار رفته و پوسیدگی شدید، مهم ترین علت بروز حادثه در خط انتقال تشخیص داده می شود. محاسبه طول خوردگی و تنش گسیختگی مجاز مطابق استاندارد ASME-B31 و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده نیز این مطلب را تایید می کند.
    کلیدواژگان: اتفاقات خطوط انتقال آب، ضربه قوچ، شیر هوا، شکست لوله، خط انتقال آبرسانی گیسور، گناباد
  • مطالعه آزمایشگاهی الگوی جریان سه بعدی در اطراف آبشکن T شکل مستغرق، عمودی و مستقر در قوس 90 درجه با بستر تعادل یافته
    مجتبی خسروی مشیزی، محمد واقفی*، مسعود قدسیان صفحه 3
    در این مقاله به مطالعه آزمایشگاهی الگوی جریان در اطراف آبشکن T شکل مستغرق، عمودی و مستقر در زاویه 45 درجه از قوس 90 درجه پرداخته شده است. آزمایش ها در قوس ملایمی با نسبت شعاع به عرض کانال برابر 4 انجام شده است. در اندازه گیری سرعت های سه بعدی و توپوگرافی بستر به ترتیب از دستگاهVectrino+ و Point gage استفاده شد. به این منظور، نخست آزمایش آب شستگی انجام و توپوگرافی بستر در کل قوس ثبت و پس از تثبیت بستر، سرعت های سه بعدی اندازه گیری شدند. میدان جریان در مقاطع عرضی و پلان های افقی مختلف ترسیم و الگوی جریان در طول قوس مطالعه شد. نتایج بیانگر وجود جریان ثانویه اصلی ساعتگرد و یک جریان ثانویه دوم با جهتی مخالف جریان ثانویه اصلی و در نزدیکی ساحل خارجی و در سطح آب در مقاطع ابتدایی (در مقطع 25 درجه به طور کامل) و انتهایی قوس(پس از پایان تاثیر آبشکن بر الگوی جریان) است. حضور آبشکن و تغییر توپوگرافی بستر باعث برهم زدن این الگوی جریان ثانویه در مقاطع اطراف آبشکن می شود. آزمایش ها بیانگر وجود یک صفحه جدایی در بالادست آبشکن و در تراز 3/ 0 ارتفاع جریان است. در محل این صفحه جدایی دو گردابه پادساعتگرد یکی به سمت سطح آب و دیگری به سمت بستر، مشاهده می شود که این گردابه با ایجاد نوسان فشار در لبه بال بالادست آبشکن عامل اصلی آب شستگی است. همچنین یک گردابه پادساعتگرد به طول 5/ 2 برابر طول آبشکن در پایین دست آبشکن دیده می شود. تحلیل نتایج آب شستگی و الگوی جریان در مقاطع عرضی، طولی و پلان های مختلف در این مقاله انجام شده است.
    کلیدواژگان: الگوی جریان، آبشکن T شکل، استغراق، قوس 90درجه، بستر تعادل یافته
  • احمد شرافتی، باقر ذهبیون* صفحات 13-28
    برآورد سیلاب با عدم قطعیت هایی ناشی از تغییرات متغیرهای ورودی مدل بارش- رواناب مانند بارش، پارامترهای مدل مانند تلفات و ساختار مدل همراه است. برآورد سیلاب طراحی با در نظر گرفتن عدم قطعیت های متغیرهای تصادفی موثر بر آن، یکی از مباحث مهم در طراحی سازه های هیدرولیکی است. در این تحقیق، با استفاده از مدل آماری تولید بارش (RPG)، مدل بارش-رواناب HEC-HMS و روش مونت کارلو، عدم قطعیت متغیرهای ورودی مدل بارش–رواناب نظیر الگوی توزیع زمانی بارش، عمق بارش، مدت بارش و پارامترهای مدل بارش–رواناب تک واقعه HEC-HMS مانند جریان پایه، تلفات و هیدروگراف واحد ارزیابی می شود. یکی دیگر از موارد بررسی شده در این تحقیق، نحوه انتشار و چگونگی همبستگی عدم قطعیت متغیرهای ورودی و پارامترهای مدل HEC-HMS در گزینه های مختلف است. نتایج نشان می دهد که بیشترین تاثیر بر عدم قطعیت بیشینه و حجم سیلاب، ناشی از عدم قطعیت مدت بارش، الگوی توزیع زمانی بارش و تلفات است.
    کلیدواژگان: تحلیل عدم قطعیت، سیلاب، HEC، HMS، جامیشان
  • مدل سازی عددی جریان به روش ISPH در مسائل شکست سد، جریان از روی سرریز و عملکرد همزمان دریچه و سرریز
    زهرا قدم پور، ناصر طالب بیدختی*، سید محمدرضا هاشمی، امیر حسین نیک سرشت صفحات 29-47
    مدل سازی جریان های سطح آزاد با استفاده از نسل جدید روش های عددی موسوم به روش های بدون المان و به طور خاص روش هیدرودینامیک ذرات هموار1 (SPH) یکی از مسائل مورد توجه در حال حاضر است. در گذشته، بیشترین تحقیقات در این زمینه، بر اساس کارهای آزمایشگاهی و با استفاده از روش های عددی با المان انجام شده است. در این تحقیق، تعیین وضعیت جریان سطح آزاد، مانند جریان ناشی از شکست سد، عبور آب از روی سرریز یا عملکرد همزمان سرریز و دریچه تحتانی، با استفاده از روش بدون المان هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم ناپذیر2 (ISPH) مطالعه شده است. با توجه به تراکم ناپذیر بودن این جریان ها، روش تصویر3 بر پایه دیدگاه کامینز و رادمن (1999) در این تحقیق به کار رفته است. تغییرات این روش نسبت به نحوه تقریب جمله فشار در معادلات پایستاری مومنتم با استفاده از منحنی های خطا ارزیابی شده است. مقایسه عملکرد نحوه باز کردن ترم فشار با استفاده از منحنی های خطا نشان می دهد که این منحنی ها از روند یکسانی پیروی کرده و میزان خطا در آنها در محدوده قابل قبولی است. روش عددی FVM با تعیین سطح آزاد به صورت VOF همراه با برخی نتایج آزمایشگاهی یا تجربی، به منظور مقایسه با روش ISPH در حل این مسائل استفاده شده و نتایج، حاکی از نزدیکی قابل قبول این روش ها با یکدیگر است.
    کلیدواژگان: هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم ناپذیر، معادله پواسن، سرریز لبه تیز، شکست سد، روش تصویر
  • مطالعه عدد فرود بحرانی ناشی از تنگ شدگی موضعی مخزن سد با لایه بندی خطی و خروجی نواری و نقطه ای
    مجید دیری، میرمصدق جمالی* صفحات 67-81
    در مطالعه فرایندهای هیدرودینامیک زیست محیطی مخزن سدها، شناخت پدیده تخلیه گزینشی مهم است. از این روش برای تخلیه آب با کیفیت مشخص یا به دست آوردن آب با دمای دلخواه استفاده می شود و ابزاری در مدیریت بهینه منابع آب به شمار می رود. با به کارگیری این پدیده می توان آب مورد نیاز برای مصارف گوناگون مانند آشامیدن، کشاورزی، صنعتی و مانند آن را تفکیک کرد.
    با توجه به تاثیر مهم توپوگرافی مخزن سد (برآمدگی در کف مخزن یا تنگ شدگی جانبی) بر تخلیه گزینشی، در این مقاله اثر تنگ شدگی بر انتشار امواج برشی (در حالت سیستم سیال با لایه بندی خطی و خروجی نواری و نقطه ای) به صورت آزمایشگاهی و با استفاده از روش 1PIV بررسی شده و عدد فرود بحرانی برای پیشگیری از پیدایش تخلیه گزینشی در هر یک از این دوحالت محاسبه و نتایج به دست آمده با رابطه نظری موجود مقایسه می شود. سپس عدد فرود بحرانی در بالادست محل تنگ شدگی موضعی مخزن سد با رابطه تجربی دیری و جمالی (2005) در حالت سیال با لایه بندی خطی و خروجی نواری مقایسه و نتایج آزمایشگاهی ارائه می شود.
    عدد فرود بحرانی در حالت خروجی نقطه ای، در حدود 20 درصد کاهش نسبت به حالت خروجی خطی نشان می دهد و رابطه تجربی دیری- جمالی (2005)، دقت مناسبی در محاسبه عدد فرود بحرانی در بالادست تنگ شدگی در حالت سیال با لایه بندی خطی و خروجی خطی دارد.
    کلیدواژگان: تخلیه گزینشی، تنگ شدگی جداره مخزن، هیدرودینامیک زیست محیطی، عددفرود بحرانی
  • «یادداشت تحقیقاتی» کاربرد شبکه عصبی مصنوعی در برآورد مشخصات پرش هیدرولیکی درحوضچه آرامش با دیواره همگرا و شیب کف منفی
    تورج هنر *، سوده پورحمزه صفحات 83-91
    در این تحقیق از شبکه عصبی مصنوعی برای مدل سازی طول و عمق ثانویه پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش با دیواره همگرا و شیب کف منفی -که یکی از حالت های خاص و پیچیده در پرش هیدرولیکی است- استفاده شده است. تعداد 1682 داده آزمایشگاهی طول و عمق ثانویه پرش هیدرولیکی مربوط به مقاطع مستطیلی، برای شیب کف منفی %6/0-، %3/ 1- و %2- با زاویه همگرایی %7 /2، %4 و %3/ 5 استفاده شده است. در توسعه مدل شبکه، 15 ساختار پرسپترون با تعداد مختلفی از لایه های پنهان ونرون ها ارزیابی شدند. در نتیجه، ساختاری که بالاترین مقدار ضریب همبستگی را ایجاد می کرد، به عنوان مدل بهینه انتخاب شد. برای مقاطع همگرا با شیب کف منفی، مناسبترین مدل شبکه عصبی برای تعیین عمق ثانویه پرش هیدرولیکی، ساختار 1-3-6 با 16 نرون در لایه پنهان و ضریب برازش برابر 9974/0 به دست آمد. همچنین برای طول پرش ساختار 1-2-6 با 8 نرون در لایه های پنهان وضریب برازش برابر با 9865/ 0 به دست آمد. مقادیر بالای به دست آمده برای ضرایب برازش، بیانگر همبستگی نزدیک بین مقادیر خروجی مدل شبکه عصبی با داده های آزمایشگاهی است.
    کلیدواژگان: پرش هيدروليکي، شيب کف منفي، ديواره همگرا، شبکه عصبي مصنوعي
|
  • M. Noori Aboozari, M. R. Jaefarzadeh Pages 1-12
    In this paper main factors associated with the accidents of Geisour-Gonabad water supply pipeline are investigated including continuous and transient pressures, water hammer control devices, air-valves, environmental conditions, and pipe material quality. The pipeline system is modeled for steady state condition, using WaterGems software, to calibrate Hazen-Williams roughness coefficient. A transient flow is initiated and the pressure heads are measured and compared with the computational pressures from Hammer software. More numerical tests indicate satisfactory performance of the system in the presence of surge control devices. Air-valves have no significant effect on transient flow. Laboratory tests demonstrate that water is neither corrosive nor scale forming. Finally, ensuring the satisfactory performance of protective devices, corrosion and low quality of pipe material are suggested as the predominant causes in the accidents of this pipeline. Estimating the maximum allowable length of corrosion and failure stresses based on ASME-B31-2009 code and comparing with the measured values confirm this assumption.
    Keywords: Water Supply Pipeline Accident, Water Hammer, Air, Valve, Pipe Breakage, Geisour, Gonabad
  • Experimental Study of 3-D Flow Pattern around T-shaped Submerged and Deflecting Spur Dike in 90 Degree Bend with Equilibrium Bed
    M. Khosravi Moshizi, M. Vaghefi*, M. Ghodsian Page 3
    A study was carried out on the flow pattern around T-shaped submerged and deflecting spur dike located in 45 degree of 90 degree bend. Experiments were carried out in gentle bend with radius to width ratio of 4. To measure 3-D velocity and bed topography, Vectrino+ and point gage devices were used, respectively. First scour experiment was done and bed topography along overall bend was measured and after bed stabilization 3-D velocity was measured. Results indicated the presence of a secondary main clockwise flow and another secondary flow with opposite direction near the outer bank and surface water in first cross section (completely formed in cross section of 25o) and end bend (after end of spur dike influence on flow pattern). Presence of spur dike and change of bed topography leads to the change in secondary flow pattern in the cross section around spur dike. Observations indicated the presence of a separation interface in upstream spur dike and 0.3 depth flow level. In this separation interface two counterclockwise vortices were observed. These vortices are the main scour agent through creation of pressure fluctuations at the upstream wing edge of spur dike. Besides, a counterclockwise vortex with length as long as 2.5 times length of spur dike was observed downstream of spur dike. Analysis of results relevant to scour and flow pattern in cross and longitudinal sections, and different plans are among other points introduced in this paper.
    Keywords: Flow Pattern, T, Shaped Spur Dike, Submergence, 90 Degree Bend, Equilibrium Bed
  • A. Sharafeti, B. Zahabion Pages 13-28
    Flood estimation using rainfall–runoff model is associated with uncertainty due to the uncertainty of input variables (i.e. rainfall), parameters of model (i.e. loss) and structure of the model itself. Estimation of design flood considering the uncertainty of all stochastic variables is an important issue during the design of hydraulic structures. This study aims to analyze uncertainty of estimated flood by using rain pattern generator (RPG) and HEC-HMS models using Monte Carlo simulation. Furthermore, error propagation of the input variables and parameters of HEC-HMS model into the estimated flood hydrograph were evaluated. The results showed the uncertainty of rainfall duration; rainfall pattern and losses are expected to incur the most noticeable effects, on the uncertainty of flood hydrograph.
    Keywords: Uncertainty Analysis, Flood, HEC, HMS, Jamishan
  • Numerical Modeling of Dambreak, Flow over Sharp Crested Weir and Simultaneous Operation of Gate and Weir using ISPH
    Z. Ghadampour, M. R. Hashemi, N. Talebbeydokhti*, A. H. Nikseresht Pages 29-47
    Smoothed Particle Hydrodynamic (SPH), a new generation of mesh-free numerical methods to model free surface flow, is of great interest among many researchers nowadays. In this paper, ISPH was applied to simulate free-surface flow around hydraulic structures in several classical cases including dambreak, flow over a sharp-crested weir, and simultaneous operation of weir and gate. Due to enforcing incompressibility of flow, Cummins and Rudmans (1999) projection method is used in these cases. Error curves are used to evaluate the sensitivity of ISPH to approximate pressure terms. Two pressure formulations for approximating the left-hand-side of the Poisson equation result in a similar and acceptable trend of error. Comparison of several classical flow cases results using ISPH with experimental data and FVM-VOF shows good agreement between them.
    Keywords: ISPH, Poisson Equation, Sharp Crested Weir, Dambreak, Projection Method
  • Investigation on the Critical Froude Number at the upstream of Local Side Contraction in a Dam Reservoir with Linear Stratification.
    M. Deyri, M.M. Jamali* Pages 67-81
    Knowledge of technique of selective withdrawal is important in environmental hydrodynamic studies of dam reservoirs. The technique is used to obtain water of desired quality for drinking, industrial, and agricultural purposes, and is a water quality management tool of reservoirs.Considering the importance of the reservoir topography in selective withdrawal, in this paper the effects of side contraction on selective withdrawal of linearly stratified water from a point and a line sink in a reservoir is studied using Particle Image Velocimetry. The effects of contraction on propagation of shear waves and withdrawal layer thickness are discussed and the obtained critical Froude number is compared with the previous studies. The results show that the description of selective withdrawal in terms of motion of shear waves through contraction is a suitable method for predicting the critical Froude number.
    Keywords: Critical Froude Number, Local Side Contraction, Selective Withdrawal
  • Neural Network Model for Predicting Characteristics of Convergent Hydraulic Jump in Stilling Basins with Inverse Slope
    T. Honar *, S. Pourhamzeh Pages 83-91
    In this research, Artificial Neural Network (ANN) was adapted to model the hydraulic jump length and conjugate depth of the stilling basin with convergent wall and inverse slope. More than 1682 experimental data on jump length and conjugate depth of hydraulic jumps for basins with convergent wall were used. The data was for rectangular section, with a -0.6%, -1.3%, -2% inverse slope and 2.7%, 4%, 5.3% convergent wall. In developing ANN, 15 configurations, each having different number of hidden layers and/or neurons, were investigated. The optimal models were capable of predicting jump length and conjugate depth of hydraulic jumps for a wide range of conditions. In each case, the configuration attained highest R2 value was selected as the optimal model. For stilling basin with convergent wall and inverse slope, the simplest ANN model for conjugate depth had a 6-3-1 configuration with 16 neurons in each of hidden layer and R2 =0.9974. The simplest ANN model for jump length had a 6-2-1 configuration, with 8 neuron in each of hidden layer and R2 =0.9865. The high values obtained for R2 in all cases, suggest close agreement between the ANN output and the experimental data.
    Keywords: Hydraulic Jump, Inverse Slope, Convergent Wall, Artificial Neural Network