به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « 3D » در نشریات گروه « آب و خاک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «3D» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • پریسا مشایخی*

    در این پژوهش از نرم افزار HYDRUS- 2D/3D برای برآورد نقاط ظرفیت زراعی (FC) و نقطه پژمردگی دایم (PWP) با استفاده از رویکرد حل معکوس، استفاده شد. برای این منظور، داده های نفوذ تجمعی اندازه گیری شده به روش استوانه های دوگانه در 95 نقطه از مناطق مختلف استان اصفهان به عنوان ورودی مدل مورد استفاده قرار گرفت. خاک های مورد مطالعه در هفت کلاس بافتی شامل لوم شنی (SL)، رسی (C)، لوم (L)، لوم سیلتی (SiL)، لوم رسی (CL)، لوم رس سیلتی (SiCL) و رس سیلتی (SiC) قرار گرفتند. در اکثر نمونه ها مقادیر شبیه سازی شده FC و PWP کمتر از مقدار اندازه گیری شده آنها بود. نتایج نشان داد که کمترین میزان خطا در برآورد نقاط FC  مربوط به بافت SL (884/0= R2 و 021/0=RMSE) و بیشترین خطای برآورد FC مربوط به بافت C (1/0= R2 و 122/0=RMSE) بود. همچنین کمترین خطای برآورد نقاط PWP  مربوط به بافت L (858/0= R2 و 003/0=RMSE) و بیشترین خطای برآورد PWP مربوط به بافت C (21/0= R2 و 025/0=RMSE) بود. در کل میزان خطای شبیه سازی با افزایش میزان رس در خاک و سنگین تر شدن بافت خاک افزایش پیدا کرد. همچنین در همه خاک ها مقادیر PWP شبیه سازی شده نسبت به مقادیر FC شبیه سازی شده، همخوانی نسبتا بیشتری با مقادیر اندازه گیری شده آنها داشت. مقادیر ضریب تبیین برای FC و PWP در همه خاک ها به ترتیب معادل 77/0 و 80/0 بود. در کل روش حل عددی معکوس از دقت قابل قبولی برای برآورد FC و PWP به ویژه در خاک های دارای بافت سبک برخوردار بود.

    کلید واژگان: آب قابل استفاده گیاه, استوانه های دوگانه, شبیه سازی, نرم افزار HYDRUD-2D, 3D}
    Parisa MASHAYEKHI *

    In this study, HYDRUS-2D/3D software was used to estimate the field capacity (FC) and permanent wilting point (PWP) using double-rings infiltration data via inverse solution. For this purpose, the double rings infiltration data obtained from 95 points of different regions in Isfahan were used as model input. The studied soils were classified into seven textural classes including Sandy Loam (SL), Clay (C), Loam (L), Silty Loam (SiL), Clay Loam (CL), Silty Clay Loam (SiCL), and Silty Clay (SiC). For most soil samples, the simulated values ​​of FC and PWP were less than the measured values. The results showed that the lowest error value in estimating FC was related to SL texture (R2 = 0.884 and RMSE = 0.021) and the highest error value for FC estimation was related to Clay texture (R2 = 0.1 and RMSE = 0.122). Furthermore, the lowest and the highest error values for PWP estimation were observed in Loam (R2 = 0.858 and RMSE = 0.003) and Clay (R2 = 0.21 and RMSE = 0.025) soils, respectively. In general, the simulation error increased with increasing clay content in the soil. The estimated PWP values ​​were relatively more consistent than the estimated FC values with their measured values, in all soil samples. Coefficients of determination (R2) were 0.77 and 0.80 for FC and PWP in all soils, respectively. In general, the inverse numerical solution method had acceptable accuracy for estimating FC and PWP, especially in light textured soils.

    Keywords: Double Rings, HYDRUS-2D, 3D, Plant available water, simulation}
  • امین حسنعلی پور شهرآبادی*، مهدی اژدری مقدم

    بررسی و کنترل وقوع کاویتاسیون بر سرریز تنداب سدهای بزرگ، غالبا با طراحی و ساخت مدل این سرریزها در شرایط آزمایشگاهی انجام می‌شود. بر این اساس، مدل آزمایشگاهی سرریز سد داریان در موسسه تحقیقات آب ایران ساخته شد. در پژوهش حاضر، برای کنترل نتایج آزمایشگاهی و عملکرد هواده در مدل عددی بر مبنای احتمال خرابی، از روش قابلیت اطمینان FORM استفاده شد. بدین‌منظور و برای مقایسه عملکرد هوادهی جریان با رمپ و ترکیب رمپ و داکت هواده، مدل‌سازی با نرم‌‌افزار Flow-3D در 3 حالت بدون هواده، هواده به‌صورت رمپ و هواده به‌صورت ترکیب رمپ و داکت هواده انجام شد. نتایج نشان داد احتمال وقوع کاویتاسیون بر سرریز بدون هواده، بیشتر از 33 درصد خواهد بود و استفاده از هواده برای کاهش سرعت جریان و افزایش فشار وارد بر کف تنداب ضروری است. نصب هواده به‌صورت ترکیب رمپ و داکت هواده، احتمال وقوع کاویتاسیون را بسیار کاهش داد و مقدار آن به حدود 4 درصد رسید؛ این در حالی است که احتمال خرابی در صورت هوادهی فقط با رمپ به میزان 10 درصد بود؛ بنابراین، باید داکت‌های هواده نصب شود و از این طریق، کاهش احتمال خرابی تحقق یابد.

    کلید واژگان: هواده, احتمال خرابی, روش قابلیت اطمینان, FORM, Flow, 3D}
    Amin Hasanalipour Shahrabadi*, Mehdi Azhdary Moghaddam

    Probabilistic designation is a powerful tool in hydraulic engineering. The uncertainty caused by random phenomenon in hydraulic design may be important. Uncertainty can be expressed in terms of probability density function, confidence interval, or statistical torques such as standard deviation or coefficient of variation of random parameters. Controlling cavitation occurrence is one of the most important factors in chute spillways designing due to the flow’s high velocity and the negative pressure (Azhdary Moghaddam & Hasanalipour Shahrabadi, 2020). By increasing dam’s height, overflow velocity increases on the weir and threats the structure and it may cause structural failure due to cavitation (Chanson, 2013). Cavitation occurs when the fluid pressure reaches its vapor pressure. Since high velocity and low pressure can cause cavitation, aeration has been recognized as one of the best ways to deal with cavitation (Pettersson, 2012). This study, considering the extracted results from the Flow-3D numerical model of the chute spillway of Darian dam, investigates the probability of cavitation occurrence and examines its reliability. Hydraulic uncertainty in the design of this hydraulic structure can be attributed to the uncertainty of the hydraulic performance analysis. Therefore, knowing about the uncertainty characteristics of hydraulic engineering systems for assessing their reliability seems necessary (Yen et al., 1993). Hence, designation and operation of hydraulic engineering systems are always subject to uncertainties and probable failures. The reliability, ps, of a hydraulic engineering system is defined as the probability of safety in which the resistance, R, of the system exceeds the load, L, as follows (Chen, 2015): p_s=P(L≤R) (1) Where P(0) is probability. The failure probability, p_f, is a reliability complement and is expressed as follows: p_f=P[(L>R)]=1- p_s (2) Reliability development based on analytical methods of engineering applications has come in many references (Tung & Mays, 1980 and Yen & Tung, 1993). Therefore, based on reliability, in a control method, the probability of cavitation occurrence in the chute spillway can be investigated. In reliability analysis, the probabilistic calculations must be expressed in terms of a limited conditional function, W(X)=W(X_L ,X_R)as follows: p_s=P[W(X_L ,X_R)≥0]= P[W(X)≥0] (3) Where X is the vector of basic random variables in load and resistance functions. In the reliability analysis, if W(X)> 0, the system will be secure and in the W(X) <0 system will fail. Accordingly, the eliability index, β, is used, which is defined as the ratio of the mean value, μ_W, to standard deviation, σ_W, the limited conditional function W(X) is defined as follows (Cornell, 1969): β=μ_W/σ_W (4) The present study was carried out using the obtained results from the model developed by 1:50 scale plexiglass at the Water Research Institute of Iran. In this laboratory model, which consists of an inlet channel and a convergent thrower chute spillway, two aerators in the form of deflector were used at the intervals of 211 and 270 at the beginning of chute, in order to cope with cavitation phenomenon during the chute. An air duct was also used for air inlet on the left and right walls of the spillway. To measure the effective parameters in cavitation, seven discharges have been passed through spillway. As the pressure and average velocity are determined, the values of the cavitation index are calculated and compared with the values of the critical cavitation index, σ_cr. At any point when σ≤σ_cr, there is a danger of corrosion in that range (Chanson, 1993). In order to obtain uncertainty and calculate the reliability index of cavitation occurrence during a chute, it is needed to extract the limited conditional function. Therefore, for a constant flow between two points of flow, there would be the Bernoulli (energy) relation as follows (Falvey, 1990): σ= ( P_atm/γ- P_V/γ+h cos⁡θ )/(〖V_0〗^2/2g) (5) Where P_atm is the atmospheric pressure, γ is the unit weight of the water volume, θ is the angle of the ramp to the horizon, r is the curvature radius of the vertical arc, and h cos⁡θ is the flow depth perpendicular to the floor. Therefore, the limited conditional function can be written as follows: W(X)=(P_atm/γ- P_V/γ+h cos⁡θ )/(〖V_0〗^2/2g) -σ_cr (6) Flow-3D is a powerful software in fluid dynamics. One of the major capabilities of this software is to model free-surface flows using finite volume method for hydraulic analysis. The spillway was modeled in three modes, without using aerator, ramp aerator, and ramp combination with aeration duct as detailed in Flow-3D software. For each of the mentioned modes, seven discharges were tested. According to Equation (6), velocity and pressure play a decisive and important role in the cavitation occurrence phenomenon. Therefore, the reliability should be evaluated with FORM (First Order Reliable Method) based on the probability distribution functions For this purpose, the most suitable probability distribution function of random variables of velocity and pressure on a laboratory model was extracted in different sections using Easy fit software. Probability distribution function is also considered normal for the other variables in the limited conditional function. These values are estimated for the constant gravity at altitudes of 500 to 7000 m above the sea level for the unit weight, and vapor pressure at 5 to 35° C. For the critical cavitation index variable, the standard deviation is considered as 0.01. According to the conducted tests, for the velocity random variable, GEV (Generalized Extreme Value) distribution function, and for the pressure random variable, Burr (4P) distribution function were presented as the best distribution function. The important point is to not follow the normal distribution above the random variables. Therefore, in order to evaluate the reliability with the FORM method, according to the above distributions, they should be converted into normal variables based on the existing methods. To this end, the non-normal distributions are transformed into the normal distribution by the method of Rackwitz and Fiiessler so that the value of the cumulative distribution function is equivalent to the original abnormal distribution at the design point of x_(i*). This point has the least distance from the origin in the standardized space of the boundary plane or the same limited conditional function. The reliability index will be equal to 0.4204 before installing the aerator. As a result, reliability, p_s, and failure probability, p_f, are 0.6629 and 0.3371, respectively. This number indicates a high percentage for cavitation occurrence. Therefore, the use of aerator is inevitable to prevent imminent damage from cavitation. To deal with cavitation as planned in the laboratory, two aerators with listed specifications are embedded in a location where the cavitation index is critical. In order to analyze the reliability of cavitation occurrence after the aerator installation, the steps of the Hasofer-Lind algorithm are repeated. The modeling of ramps was performed separately in Flow-3D software in order to compare the performance of aeration ducts as well as the probability of failure between aeration by ramp and the combination of ramps and aeration ducts. Installing an aerator in combination with a ramp and aerator duct greatly reduces the probability of cavitation occurrence. By installing aerator, the probability of cavitation occurrence will decrease in to about 4 %. However, in the case of aeration only through the ramp, the risk of failure is equal to 10%.

    Keywords: Aerator, Probable Failure, Reliability Method, FORM, Flow, 3D}
  • اسحاق انصاری*، محسن مسعودیان، محمد صدقی اصل
    در این مقاله نیمرخ های جریان های زیرسطحی در محیط های متخلخل درشت دانه در دو حالت تغذیه و بدون تغذیه با استفاده از یک مدل عددی سه بعدی شبیه سازی و سپس با داده های آزمایشگاهی و مدل های تحلیلی مورد مقایسه قرار گرفت. با استفاده از مدل عددی SEEP/3D که مبتنی بر روش اجزای محدود می باشد، شبیه سازی عددی جریان صورت گرفته است. مدل آزمایشگاهی شامل یک محیط متخلخل درشت دانه به طول 4/6 متر، عرض 8/0 متر و ارتفاع 1متر بوده که برای شرایط مرزی مختلف و دو شیب، 4 و 3/20 درصد اجرا و نیمرخ های جریان اندازه گیری شدند.  نتایج اندازه گیری شده با نتایج حاصل از مدل های عددی  و تحلیلی مقایسه گردید. در حالت بدون تغذیه برای مقایسه مدل عددی از داده های مدل آزمایشگاهی و نتایج روش های تحلیلی استفاده گردید که در این حالت پروفیل خط فریاتیک مدل عددی نسبت به آزمایشگاهی در حالت شیب 4 درصد کمبرآورد و در شیب 3/20 درصد، نتایج عددی به مراتب بهتر مدل سازی شده است. برای مقایسه داده های مدل عددی در شرایط تغذیه تنها از مدل تحلیلی Bear (1972)  استفاده گردید و نتایج حاصل از قیاس، کم برآوردی مدل عددی را نشان داده است.
    کلید واژگان: محیط متخلخل, مدل SEEP, 3D, نیمرخ جریان, مدل آزمایشگاهی و مدل تحلیلی}
    Eshagh Ansari *, Mohsen Masoudian, Mohammad Sedghiasl
    In this paper, subsurface flow profiles through coarse porous media have been simulated using a 3-D numerical model with and without surface discharge and their results have been compared with experimental data as well as with analytical solutions. SEEP/3D model, which is based on the finite element method, was used to simulate subsurface flow. The experimental model was consisted of coarse porous media with 6.4 m in length, 0.8 m in width and 1 m in height. The experiments were performed for different boundary conditions with two bed slopes of 4 and 20.3 %. The simulated data of watertableprofiles and seepage discharges were compared with those corresponding experimental data. In no recharge conditions with 4% slope, the numerical data were compared with both experimental and analytical dataindicating that the numerical results underestimated the watertable profilesas compared to the experimental ones. The results was better for the 20.3%-slope. In surface recharge condition, the numerical results only compared with analytical solution of Bear (1972), and the results indicated underestimation as compared to the experimental data.
    Keywords: porous media, SEEP, 3D, water profiles, experimental model, and analytical model}
  • حجت کرمی، سعید فرزین *، الهام ضمیری، شهاب نیر
    سرریز از رایج ترین وسایل اندازه گیری شدت جریان در مجاری روباز هستند. سرریز استوانه ای یکی از انواع سرریز های لبه پهن می باشد که به دلیل الگوی جریان پایدار و سهولت عبور اجسام معلق دارای کاربرد گسترده ای می باشد. لذا در این بررسی، جریان بر روی سرریز استوانه‍ای با قطر 5/7 سانتی متر در کانال مستطیلی با استفاده از مدل آشفتگی در نرم افزارFlow3D به صورت سه بعدی شبیه سازی شد و با استفاده از نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی انجام گرفت. درصد خطایRMSE حاصل از مقایسه ضریب دبی عددی با مقادیر فیزیکی 3427/0 به دست آمد که بیانگر تطابق بالای مشخصات هیدرولیکی به دست آمده از مدل عددی با نتایج مدل فیزیکی است. همچنین مشخص گردید که ضریب دبی برای سرریز استوانه ای به مقادیری بیش از 1 میل می کند. نسبت بی بعد هد آب به شعاع سرریز نیز پارامتری موثر بر ضریب دبی شناخته شد که رشد 100% آن موجب افزایش بیش از 100% ضریب دبی گردیده است. در مدل عددی سرریز استوانه‍ای، پارامترهای سرعت، فشار و عمق جریان و انرژی جنبشی و اشفتگی در مقاطعی از کانال با توجه به موقعیت سرریز بررسی و مقایسه شد. نتایج نشان میدهد، عمق و فشار جریان در مقطع قبل از سرریز، مقادیری بزرگتری نسبت به مقادیر مربوط به مقطع بعد از سرریز دارند، لیکن نتایج مربوط به پارامتر سرعت، عکس فشار و عمق جریان می‍باشد. در نهایت رابطه ای جهت تعیین انرژی جنبشی جریان عبوری از سرریز استوانه ای ارائه شده است.
    کلید واژگان: سرریز استوانه ای, ضریب دبی, مدلسازی عددی, مشخصات هیدرولیکی, Flow3D}
    Hojat. Karami, Saeed. Farzin *, Elham. Zamiri, Shahab Nayyer
    Cylindrical weir is one of the most common structures for measuring flow rate in open channels. Cylindrical weir is one type of broad-crested weirs that has extensive application due to its stable flow pattern and ease of passing suspended solids. Therefore, in this article, flow over a 7.5 cm diameter cylindrical weir in the rectangular channel was simulated using k-ε turbulence model in three-dimensional flow3D model. Validation was performed with experimental results. The obtained root mean square error of comparison between numerical discharge coefficient and physical values was 0.3427, which represents a good agreement of hydraulic characteristics obtained from numerical and physical models. It was also observed that discharge coefficient value of cylindrical weir was greater than 1.0. Dimensionless ratio of hydraulic head to crest radius was an effective parameter on discharge coefficient, such that its 100% increase enhances discharge coefficient more than 100%. In the numerical model of cylindrical weir, such parameters as velocity, pressure, flow depth and kinetic energy and turbulence were analyzed and compared in some sections of the channel with respect to the weir. Results showed that depth and pressure in the upstream have larger amounts than in the downstream. But, results of velocity were opposite the pressure and hydraulic head. Finally, a relationship was provided for determination of kinetic energy of the flow over the cylindrical weir.
    Keywords: Cylindrical weir, Discharge coefficient, Numerical modeling, Hydraulic characteristics, Flow, 3D}
  • E. Zamiri, H. Karami, S. Farzin *
    Labyrinth weir is one of the nonlinear hydraulic structures that its geometrical shape increases the discharge coefficient of flow over the weir. In this study, a labyrinth weir, located in a 14.6 m long channel, was simulated and verified using an experimental model with 6 different discharges (15
    Keywords: Crest shape, Discharge coefficient, Flow, 3D, Labyrinth weir, Thickness of weir wall, Turbulence model}
  • سحر نوروزی، جواد احدیان
    ایجاد گردابه ها در دهانه ی ورودی سرریزهای نیلوفری می تواند باعث کاهش ضریب دبی و کارایی نامناسب سرریز گردد. بنابراین استفاده از تیغه های گرداب شکن باعث کاهش این گردابه ها شده و کارایی سرریز را افزایش می دهد. در این تحقیق هدف، مدل سازی عددی جریان عبوری از سرریز نیلوفری و بررسی تاثیر تیغه های گرداب شکن در جریان سرریز نیلوفری به کمک مدل ریاضی FLOW-3D می باشد. بنابراین در این تحقیق مدل سازی سرریز در حالت با و بدون تیغه ها ( 3، 4 و 6 تیغه با زاویه 45 درجه) انجام شد. کلیه مدل ها در دبی های مختلف با استفاده از مدل آشفتگی اصلاح شده ی k-e تحت عنوان k-e RNGاجرا و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند. نتایج نشان داد که در سرریز نیلوفری به طور کلی با کاهش ارتفاع آب روی سرریز در حدود 25 درصد، ضریب دبی به میزان 42 درصد افزایش می یابد. در بین سه آرایش تیغه های گرداب شکن، آرایش شش تایی دارای نتایج مطلوب تری نسبت به حالت های دیگر است و همچنین بیشترین تاثیر را در کاهش ارتفاع آب دارد. مقایسه نتایج با مدل شاهد نشان می دهد که با افزودن شش تیغه، در محدوده 1/0-0 ارتفاع نسبی آب، ضریب دبی به میزان حدود 40 درصد افزایش یافته استو در محدوده 1/0-2/0 ارتفاع نسبی آب، ضریب دبی به میزان حدود 57 درصد افزایش یافته است.
    کلید واژگان: سرریز نیلوفری, ضریب دبی, گرداب شکن, مدل عددی FLOW, 3D}
    Sahar Nouroozi, Javad Ahadiyan
    The discharge coefficient of morning glory spillway is decreased with eddies created by vortex at the inlet part of weir. However, a series of specific blades can reduce vortices which result in the spillway efficiency is increased. Hence, in this research numerical modeling of installed breaker blade on morning glory spillway was evaluated using Flow-3D model. To achieve these purposes, morning glory spillway was modeled without and with blades 3, 4 and 6 blades at 45 degree angle. To simulate the turbulence fluctuations, the modified k-e model (RNG k-e) was used and its results were compared to the experimental data. Results showed that by installing blades, the discharge coefficient increases up to 42 percent with 25 percent decreasing in the upstream water level. Moreover, among the three different arrangements of blades, the six-blade model was found to have more satisfactory results than other models. In comparison to control model, for H/D between 0 to 0.1 and 0.1 to 0.2 the discharge coefficient has been increased 40 and 57 percent for six-blade arrangement, respectively.
    Keywords: Morning glory spillway, Discharge coefficient, Vortex breaker, Numerical model of FLOW, 3D}
  • ملیحه سادات جعفری، سیدعلی ایوب زاده، مهدی اسمعیلی ورکی، محمد رستمی
    یکی از مسائل مهم در طراحی پل ها، آگاهی از اندرکنش جریان و بستر فرسایش پذیر رودخانه با پایه های آن و برآورد مناسب عمق آبشستگی پیرامون پایه ها می باشد. از این رو شناخت الگوی جریان اطراف پایه های پل می تواند نقش مهمی در پیش بینی مقدار عمق آبشستگی داشته باشد. در تحقیق حاضر رفتار هیدرودینامیکی جریان اطراف گروه پایه کج مستقر بر روی پی، با استفاده از مدل عددی FLOW-3D مورد بررسی قرار گرفت. گروه پایه کج مورد بررسی در این تحقیق شامل دو پایه مستطیلی شکل به طول و عرض 5/2 و 5/3 سانتی متر بود که با زاویه 28 درجه بر روی پی مستطیلی به طول و عرض 16 و 10 سانتی متر و در ترازهای کارگذاری مختلف بالاتر از بستر، هم تراز بستر و زیر بستر کار گذاشته شده بود، نصب گردید. به منظور صحت سنجی مدل عددی از داده های سرعت برداشت شده به روش پردازش تصویر استفاده شد. بررسی نتایج نشان داد که رقوم کارگذاری پی تاثیر معنی داری بر مشخصات هیدرودینامیکی و الگوی جریان در اطراف پایه های پل دارد. با افزایش ارتفاع کارگذاری پی از 1- به 5/0 گردابه های تشکیل شده در پایین دست گروه پایه شدت بیشتری یافت که مطابقت مناسبی با نتایج الگوی آبشستگی آزمایشگاهی در اطراف گروه پایه در هر سه تراز قرارگیری دارد. بیشترین تنش برشی در حالت کارگذاری پی در تراز بستر رخ داده و با کاهش ارتفاع کارگذاری به شرایط پایین تر از بستر بیشینه تنش برشی وارد بر بستر 17 درصد کاهش و در شرایط کارگذاری بالاتر از بستر، 53 درصد کاهش یافته است.
    کلید واژگان: الگوی جریان, رقوم کارگذاری پی, روش پردازش تصویر, گروه پایه کج, مدل ریاضی FLOW, 3D}
    Malihesadat Jafari, Seyed Ali Ayyoubzadeh, Mahdi Esmaeilivaraki, Mohammad Rostami
    Introduction
    Bridges are certainly one of the most important structures but costly service elements in a transport system. The bridges are very required to access the damaged areas in emergency situations such as floods and earthquakes. Scour around the foundations of bridge piers exposed to the flowing water than can destroy the bridge itself is a subject of major concern. Flow pattern is known as responsible for all changes in stream bed. Any obstacle in the channel can form new flow patterns causing additional shear stress exerted on the bed than the equilibrium condition of the absence of the obstacle. Appropriate shaping of flow pattern and proper selecting of pier geometry and the location of bridge piers can be one of the proper methods in reduction of scour amount which is the main subject of the present study.
    Materials And Methods
    Inclined bridge group pier is a type of bridges with modern geometry based on development in building technology of structures. Many of these bridges have been built all around the world and the 8th bridge built crossing the Karun River in Ahvaz is a sample of the Iranian ones considered in this research. Hydrodynamic behavior of flow is investigated around the inclined bridge group pier settled on foundation using the FLOW-3D numerical model. Inclined bridge group pier investigated in this study, includes two rectangular piers which are 2.5 cm long and 3.5 cm wide and set in an angle of 28 degree on rectangular foundation which is 16 cm long and 10 cm wide and installed in three different foundation levels namely at, above and below the bed levels. The physical model of prototype pier considered in this study was constructed to the scale of 1:190 of the Ahvaz 8th bridge. In order to verify the accuracy of the numerical model, velocity data obtained from image processing technique were used.
    Results And Discussion
    Due to non- linearity and interactions between various phenomena involved, flow pattern around the piers group is entirely different than that for a single pier and consequently the outcomes of the flow pattern around single pier cannot be generalized to the pier group. At all levels of foundation setting, longitudinal component of flow velocity increases surrounding the first pier. The increase in the area and its extension towards downstream is caused by the constriction the flow due to the pier and area rotating of the wake vortex in downstream. When the pier foundation is set at the stream bed, the bed rotating flows extend to a distance between the two piers from near the bed up to the middle of flow depth while in upstream of the second pier and near water surface, the stream lines become parallel to the bed. The comparison of the results of the changes in bed shear stress in the situations of foundation setting in different levels showed that the maximum shear stress occurred when the foundation level is at the bed level and the maximum shear stress exerted on the bed decreases by factors of 17% and 53% in the cases of foundation level to be below and above bed levels, respectively. In addition, the results showed that, the amount of vortex flows increased in upstream piers group and near bed in the case of setting the foundation above the bed. This is because of the fact that the volume of piers group acted as obstacle against flow was more than other level settings. Furthermore, based on the obtained results, in the case of foundation level is set at the bed, the quantity and development zone of vortex flow are much higher than those observed when the setting foundation is below the bed level. This can be attributed to the higher effect of the second pier on the flow pattern being between the first and the second piers. Stream lines turn downward in the range between piers group, and after the collision to bed turn upward to water surface and cause to form rotating flow and hence high turbulence intensity in the area. In the near water surface and the center of group piers, stream lines were observed to be parallel to the bed and caused low turbulence intensity in this area.
    Conclusions
    The results showed that the levels of setting foundation have a significant effect on hydrodynamic characteristics and flow pattern around the piers. By increasing the dimensionless height of the setting foundation from -1 to 0.5 vortices formed in the downstream piers group is strengthen more and the results from the numerical model are consistent with the results of experimental scour around piers group in all three levels of setting foundations. When the foundation setting is at the bed level, the maximum bed shear stress is observed. The maximum bed shear stress is decreased by factors of 17 and 53 percent when the foundation to be set below and above bed levels, respectively.
    Keywords: Ahvaz 8th bridge, Flow Pattern, Foundation level, Image processing method, Inclined bridge group pier, Numerical model FLOW, 3D}
  • پریسا مشایخی، شجاع قربانی دشتکی، محمدرضا مصدقی، حسین شیرانی، مهدی پناهی، محمدرضا نوری
    آگاهی از منحنی مشخصه رطوبتی برای شبیه سازی جریان آب و پدیده های انتقال در کشاورزی و هیدرولوژی ضروری است .در پژوهش حاضر از نرم افزار HYDRUS-2D/3D برای برآورد پارامترهای منحنی مشخصه رطوبتی در سه بافت متفاوت خاک به روش معکوس، با استفاده از داده های نفوذسنج استوانه های-دوگانه، استفاده شد. برای این منظور، آزمایش نفوذ آب به خاک از طریق استوانه های-دوگانه در سه منطقه با بافت های مختلف رس سیلتی، لومی و لوم شنی در سه تکرار انجام شد. در هر منطقه نمونه های دست خورده و دست نخورده خاک از سه عمق (0-10، 10-30 و 30-60 سانتی متر) برداشت شده و برخی ویژگی های فیزیکی خاک مانند بافت، چگالی ظاهری، درصد رطوبت اولیه و درصد رطوبت اشباع در این نمونه ها اندازه گیری شد. همچنین منحنی مشخصه رطوبتی خاک با استفاده از دستگاه جعبه شن برای مکش های کمتر از 100 سانتی متر و دستگاه صفحه فشار برای مکش های 100 تا 15000 سانتی متر اندازه گیری شد و پارامترهای مدل ون گنوختن با برازش این مدل بر داده های اندازه گیری شده منحنی مشخصه رطوبتی خاک توسط نرم افزار RETC به دست آمد. دقت و قابلیت اطمینان روش معکوس در تعیین پارامترهای منحنی مشخصه رطوبتی خاک در مقایسه با روش آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس ارزیابی های آماری صورت گرفته، منحنی مشخصه رطوبتی که از طریق پارامترهای هیدرولیکی برآوردشده به روش حل معکوس به دست آمد با منحنی مشخصه رطوبتی به دست آمده از طریق برازش مدل ون گنوختن بر داده های اندازه-گیری شده به کمک برنامه RETC، هم خوانی بسیار خوبی داشت به طوری که شاخص های ضریب همبستگی پیرسون (r) (-)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSD) (m3 m-3)، اختلاف میانگین ها (MD) (m3 m-3)، و قدر مطلق خطای میانگین ها (AMD) (m3 m-3) برای پارامترهای تخمینی در این روش، به ترتیب برابر با 988/0، 036/0، 008/0 و 012/0 بود. در این روش هم خوانی خوبی بین میزان رطوبت شبیه سازی شده و اندازه گیری شده در نیم رخ خاک دیده شد ( 936/0R2=).
    کلید واژگان: پارامترهای ون گنوختن, مدل سازی معکوس, منحنی مشخصه ی رطوبتی خاک, نرم افزار HYDRUS, 2D, 3D, نفوذسنج استوانه, دوگانه}
    Parisa Mashayekhi, Shoja Gorbani Dashtaki, Mohammad Reza Mosaddeghi, Hossein Shirani, Mehdi Panahi, Mohammad Reza Nouri
    Quantitative knowledge of soil water characteristic curve is crucial for modeling water flow and transport processes in agriculture and hydrology. In this study, HYDRUS2D/3D software was used to estimate the hydraulic parameters of van Genuchten-Mualem model via inverse modeling using double-ring infiltrometers. Double-ring infiltration experiment was conducted in three sites with different soil textures (i.e., silty clay, loam and sandy loam) with three replications. Disturbed and undisturbed soil samples were also collected from three depths (0−10, 10−30 and 30−60 cm) per each soil and some soil physical properties such as bulk density, texture, initial water content and saturated water content were measured. Soil water retention curve was determined for the matric suctions lower than 100 cm H2O by sand box, and for the matric suction range 100−15000 cm H2O using pressure plate. The van Genuchten model with Mualem’s restriction was fitted to the soil water retention data by RETC software. The accuracy and reliability of the HYDRUS predictions were evaluated. The results showed that inverse estimation of soil hydraulic parameters provided a reliable alternative method for determining the soil water retention curve at horizon/field scale. The soil water retention curves obtained from the RETC fitting had very good correspondence with those derived from inverse modeling; the efficacy parameters of inverse estimation (i.e., Pearson’s correlation coefficient (r), root of mean squared differences (RMSD, m3 m-3), absolute value of mean differences (AMD, m3 m-3) and the mean difference (MD, m3 m3)) were 0.988, 0.036, 0.012 and 0.008, respectively. Also there was a good agreement between the water content values measured in the soil profile and those predicted by HYDRUS (R2= 0.936).
    Keywords: van Genuchten parameters, Inverse modeling, Soil water retention curve, HYDRUS, 2D, 3D, Double, ring infiltrometer}
  • اکرم اسدی پرتو، عطا امینی، افشین اقبال زاده، میترا جوان
    ایجاد و گسترش آبشستگی در پایه پل ها از عمده ترین عوامل آسیب و تخریب پل ها می باشند. شناخت فرآیند آبشستگی جهت پیشبینی نحوه ایجاد، گسترش و وضعیت نهایی گودال آبشستگی در اطراف پایه پلها الزامی است. در دهه های اخیر استفاده از پایه های مرکب به جای پایه های ساده در ساخت پلها، توسعه یافته است. در این تحقیق با استفاده از نحوه شکل گیری سرعت در اطراف پایه پلها با هندسه مرکب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج FLOW-3D نرم افزار عددی حاصل از این مدل با داده های آزمایشگاهی موجود مقایسه گردید. نتایج نشان میدهند که این مدل قابلیت پیش- بینی الگوی سه بعدی جریان را دارا میباشد و میتواند به صورت موثر درک بهتری از مطالعات آزمایشگاهی ارائه دهد. نتایج همچنین بیانگر پیچیده بودن جریان آشفته در نزدیکی سرشمع است، به طوریکه این جریانها به تمام جهات منحرف می شوند. بر خلاف تک پایه که سرعت بیشینه مثبت در طرفین پایه رخ میدهد، در پایه های با هندسه مرکب این سرعت در پایینتر از محل سرشمع و در مرکز پایه مشاهده گردید.
    کلید واژگان: الگوی جریان, پایه مرکب, شبیه سازی عددی}
    Scour generation and its development around bridge piers are the main causes of bridges damage and failure. Understanding the scour mechanism is essential to predict the scour and equilibrium scour hole status around bridge piers. In the recent decades, the use of compound bridge piers instead of the simple piers in construction of bridges, has been developed. In this study, using the FLOW-3D software, process of the formation and development of the scour around bridge pier with compound geometry has been investigated. Numerical results obtained from this model were compared with available experimental data. The results showed that this model had the capability to predict the threedimensional flow field and could effectively provide a better understanding of the experimental studies. The results also indicated the complexity of turbulent flow near pile cap so that these flows were deflected in all directions. On contrary to the simple pier, in which the positive maximum velocity occurred in the sides of pier, in the case of piers with compound geometry this velocity occurred in the center of the pier and downstream of the pile cap.
    Keywords: Compound pier, FLOW, 3D, Flow pattern, Numerical simulation}
  • امیرحمزه حقی آبی، بهادر عباسپور، عباس ملکی، حسن ترابی پوده
    سرریزها به طور گسترده برای عبور سیل، اندازه گیری جریان، انحراف جریان و کنترل سطح آب در سدها، رودخانه ها و کانال های باز مورد استفاده قرار می گیرند. این تحقیق با هدف بررسی خصوصیات هیدرولیکی جریان در سرریزهای با مقطع افقی مثلثی لبه تیز به ازای زوایای مختلف راس سرریز صورت گرفت. میدان جریان سه بعدی بر روی سرریزهای 30، 60، 150 و 180 درجه به صورت عددی بر مبنای شبیه آشفتگی RNG استاندارد و با استفاده از نرم افزار Flow-3D نسخه 10.0.1بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش زاویه راس سرریز از 30 درجه تا 180 درجه به علت کاهش تداخل جریان عبوری با تیغه های ریزشی جانبی، اغتشاشات و گردابه های جریان کمتر می شود و از برآمدگی سطح جریان در نیم رخ طولی و اختلاف ارتفاع عرضی جریان در نیم رخ عرضی کاسته می شود و در پایاپ سرریز نیز فشار کاهش یافته و سرعت افزایش می یابد. درنهایت نتایج حاصله نشان می دهد که شبیه آشفتگی RNG در تعیین نیم رخ سطح آب در طول آب راهه پایین دست سرریز از دقت مناسبی برخوردار است.
    کلید واژگان: الگوی جریان, شبیه آشفتگیRNG, سرریزهای با مقطع افقی مثلثی, شبیه سازی عددی, Flow, 3D}
    Amir Hamzeh Haghiabi, Bahador Abbaspoor, Abbas Maleki, Hasan Torabi Pudeh
    Weirs have widely been used for the flood flow, flow measurement, flow diversion and control of water levels in dams, rivers and open channels. This study was curried out to investigate the hydraulic characteristics of flow over the sharp-crested triangular plan form weirs for different apex angles. Three-dimensional flow field over the weirs 30, 60, 150 and 180 degrees was numerically simulated based on the RNG turbulence model using the software Flow-3D version 10.0.1. The results showed as the apex angle increases, the interference of the longitudinal and lateral falling flows decreases and in turn leads to less disturbance and vortex flow. Also, in downstream, the flow surface knob of the longitudinal profile and height difference between the transverse cross-section profile becomes less and velocity and Froude number increase, whereas the pressure on downstream bottom decreases. The results show that the RNG turbulence model for determining water surface profiles along the channel downstream of the weir of appropriate accuracy.
    Keywords: Flow Patterns, Turbulence Model RNG, Triangular Plan Form Weirs, Numerical Simulation, Flow, 3D}
  • مجتبی اسدی، سید محمد علی زمردیان*
    بررسیخصوصیاتورفتارجریاندررودخانه هاوسازه هایمرتبطباآنازپدیده هایپیچیدهاستکهاستفادهاز نرمافزارراامریاجتنابناپذیرمینماید. در ابتدا از نتایج مدل آزمایشگاهی ارائه شده توسط دوان و همکاران (2009) در آزمایشگاه مینیسوتا آمریکا برای صحت سنجی نرم افزار FLOW-3D نسخه 9.3 و مقایسه نتایج عددی شبیه سازی شده استفاده شده، در ادامه آبشکن مایل با زوایای 60 و 30 درجه نسبت به جهت جریان مورد بررسی قرار گرفت. شبیه سازی ها با نرم افزارFLOW-3D، به مدت650 ثانیه و با استفاده از مدل های آشفتگی دو معادله ای استاندارد،گروه نرمال شده و شبیه سازی گردابه های بزرگ انجام شد.با مقایسه مدل های مختلف آشفتگی و نتایج آزمایشگاهی، حداکثر عمق آبشستگی در نوک آبشکن با زاویه 90 درجه در شرایط آزمایشگاه 82/8 سانتی متر و با استفاده از نرم افزار FLOW-3D ، حداکثر عمق آبشستگی در مدل های آشفتگی دو معادله ای استاندارد،گروه نرمال شده و شبیه سازی گردابه های بزرگ به ترتیب 1/9 ، 9/8 و 1/9 سانتی متر حاصل گردید که مدل آشفتگی دومعادله ای گروه نرمال شده تقریبا با 9 درصد خطا، نسبت به دو مدل آشفتگی دو معادله ای استاندارد وشبیه سازی گردابه های بزرگمطابقت بهتری را نشان داد. همچنین در شبیه سازی مربوط به آبشکن 60 و 30 درجه حداکثر عمق آبشستگی در نوک آبشکن ها به ترتیب 75/8 و 5/6 سانتی متر بود.
    کلید واژگان: آبشکن, آبشستگی, مدل آشفتگی, FLOW, 3D}
    Mojtaba Asadi, Seyed Mohammad Ali Zomorodian*
    Examining the properties and behavior of the flow in the rivers and its associated structures is one of complex phenomena that make the use of software inevitable. First, the results of laboratory test carried out by Duan et al. (2009) in Minnesota university, are used verification and comparison of numerical simulations of FLOW-3D(version 9.3). The vertical spur dike was first simulated to verify the model results and the inclined spur dike with 60° and 30° to the flow direction was then considered. The simulation performed with FLOW-3D, for 650 seconds using turbulence models (k-ɛ, RNG, LES). By comparing different turbulence models with experimental results, the maximum scour depth at the tip of the spur dike was 8.82 cm. Then the maximum scour depth calculated by FLOW-3D in the turbulence models of (k-ɛ, RNG, LES) was 9.1, 8.9, 9.1 cm. So the error in RNG turbulence model is about 9 %, compare to the turbulence model k-ɛ, and of LES shows more agreement. In the simulation, the maximum scour depth at the tip of the spur dike 60° and 30° was 8.75 and 6.5 cm respectively.
    Keywords: Spur Dike, Scouring, Turbulence model, FLOW, 3D}
  • محمد واقفی *، افشین اقبال زاده، مختار رستم نژاد
    یکی از اهداف مهم علم مهندسی رودخانه، محافظت از سواحل رودخانه ها از پدیده فرسایش ساحل خارجی آن ها و جلوگیری از جابجا شدن مجرای اصلی آن هاست. آبشکن از جمله سازه های هیدرولیکی است که به منظور حفظ سواحل از فرسایش و تثبیت کناره ها و افزایش عمق آب رودخانه کاربرد فراوانی دارد. با توجه به کاربرد گسترده این سازه، شناخت الگوی جریان اطراف آن از اهمیت فراوانی برخوردار است. از آنجا که الگوی جریان در این ناحیه پیچیده و دارای ماهیت سه بعدی است، شبیه سازی آن در این تحقیق به صورت سه بعدی انجام پذیرفت. شبیه سازی جریان عبوری از آبشکن مستغرق توسط نرم افزار FLOW-3D صورت گرفت. برای مدل سازی سطح آزاد از روش VOF و برای شبیه سازی آشفتگی از مدل RNG k-ε استفاده شد. بر اساس مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی عددی در خصوص پارامترهای سرعت طولی و عمق جریان مشخص شد مدل عددی می تواند بخوبی عبور جریان از آبشکن مستغرق را شبیه سازی نماید. در ادامه اثر افزایش دبی بر پروفیل های سرعت و سطح آزاد جریان بررسی شد. براساس نتایج بدست آمده با افزایش دبی سرعت ماکزیمم طولی در جلو دماغه و عمق جریان بالادست آبشکن افزایش یافت. در دبی های کمتر آهنگ تغییرات بیشتر و در دبی های بالاتر آهنگ تغییرات ملایمتر شد. همچنین نسبت عمق آب در بالادست به عمق آب در پایین دست نیز با افزایش دبی، افزایش یافت.
    کلید واژگان: آبشکن مستغرق, سطح آزاد, شبیه سازی عددی, _ FLOW, 3D}
    Mohammad Vaghefi*, Afshin Eghbalzadeh, Mokhtar Rostamnezhad
    One of the important purposes of river engineering science is to protect river banks from erosion phenomenon and to prevent shifting of the main channel path. Spur dike is a hydraulic structure which has a lot of applications for stabilizing river banks and increasing water depth. According to widespread use of this structure, it is important to understand the flow pattern around it. Since flow pattern around a spur dike is complex and fully 3D, 3D simulation was done in this study. FLOW-3D software was employed to simulate the flow around a submerged spur dike. VOF method was used for free surface simulation and RNG k-ε model was used for turbulence modeling. Based on comparison of numerical and experimental results for stream wise velocity component and flow depth, it was concluded that numerical model could simulate the flow parameters with relatively high accuracy. In following, the effect of discharge increase on velocity profiles and flow free surface was investigated. According to obtained results, maximum longitudinal velocity Infront of the spur dike nose and flow depth at the upstream of spur dike increased with discharge increase. In lower discharges, the changes rate was more and vice versa. Also, the ratio of the flow depth at the upstream and the flow depth at the downstream increased with discharge increase.
    Keywords: Submerged Spur dike, Free Surface, Numerical Simulation, FLOW, 3D}
  • محمد واقفی، مسعود قدسیان، امیر عظیمی
    اکثر رودخانه ها دارای مسیرهای قوسی می باشند که الگوی جریانکاملا پیچیده ای بر آن حاکم می باشد.برای مطالعه رفتار یک رودخانه لازم است تا الگوی جریان حاکم بر قوس های آن کاملا شناخته شود. مدل های عددی به عنوان یک ابزار مناسب و توانمند علاوه بر پیش بینی چنین میدان هایی می توانند درک مطلوبی از آن ارائه کنند.درم طالعه حاضر با استفاده از مدل عددی سه بعدی Flow-3D، تاثیر پارامتر U/Uc بر الگوی جریاندر قوس 90 درجه با بستر متحرکمورد بررسی قرار می گیرد. نتایج با داده های آزمایشگاهی مقایسه گردید. تجزیه و تحلیل نتایج مربوط به الگوی جریان در مقاطع عرضی و پلان های مختلف از دیگر موارد مطرح شده در این مقاله می باشد.
    کلید واژگان: الگوی جریان, پارامتر U, Uc, قوس 90 درجه, مدل عددی, Flow, 3D}
    Mohammad Vaghefi, Masoud Ghodsian, Amir Azimi
    Most rivers have bend routs that the quite complex flow pattern is dominated on them. It is necessary to study the behavior of a river, the flow pattern is well known that the dominant bend. Numerical models as a powerful instrument for the prediction of such areas can provide a good understanding of them. In the present study using three-dimensional numerical model Flow-3D, Parameters of U/Uc the flow pattern at a 90 degree arc of the moving bed is placed. The results were compared with experimental data.Analysis of results relevant to flow pattern in cross sections and different plans are among other points introduced in this paper.
    Keywords: Flow pattern, U, Uc Parameter, 90 Degree bend, Numerical model, Flow, 3D}
  • حسین سیدعلیپور، سادات فیض نیا، حسن احمدی، محمدرضا زارع، محسن حسینعلی زاده *

    کاهش قابل توجه عملکرد حوزه های آبخیز ایران به دلیل حجم زیاد فرسایش، بیانگر ضرورت روزافزون پایش و پیگیری این پدیده مخرب است. در این مسیر، بکارگیری روش های نو و دانش روز از اهمیت زیادی برخوردار است. در سرتاسر جهان برای برآورد فرسایش خاک از روش ها و مدل های فرسایشی به ویژه سزیم 137 و RUSLE-3D استفاده می شود. در این پژوهش با توجه به اهمیت نهشته های لسی از نظر حاصلخیزی و حساسیت بالا به فرسایش، اندازه گیری میزان جابه-جایی ذرات خاک و برآورد فرسایش و رسوب به ترتیب به وسیله سزیم 137 و مدل RUSLE-3D در حوزه آبخیز آق امام انجام شد. با توجه به عدم وجود داده های مشاهداتی در منطقه و دقت بالای روش سزیم 137 در اندازه گیری میزان فرسایش، با مقایسه داده های میزان جابه جایی ذرات خاک ناشی از روش سزیم 137 با مدل RUSLE-3D، کارایی مدل RUSLE-3D برای مناطق لسی تعیین شد. در نهایت میزان متوسط فرسایش از روش سزیم 137 در آبخیز آق امام، 78/10 تن در هکتار در سال به دست آمد، درحالی که با استفاده از مدل RUSLE-3D، میزان متوسط فرسایش منطقه، 61/2 تن در هکتار در سال برآورد شد. در تحقیق حاضر میزان فرسایش بدست آمده از هر دو روش در کلاس های (شیب 15-0 و بیشتر از 15 درجه) و (کاربری کشاورزی و غیرکشاورزی) مقایسه شدند. در نهایت، نتایج ناشی از مقایسه روش سزیم 137 با مدل RUSLE-3D دارای همبستگی پایینی است که عدم تناسب مدل RUSLE-3D را برای نهشته های لسی نشان می دهد.

    کلید واژگان: فرسایش خاک, نهشته های لسی, سزیم 137, مدل RUSLE, 3D, حوزه آبخیز آق امام}
    Mohsen Hosseinalizadeh

    Significant reduction in performance of watersheds in Iran due to the high volume erosion indicate the need for increased monitoring and follow-up of this destructive phenomenon. In this way، using new methods and knowledge is important. Around the world many erosion model as137Cs and RUSLE-3D model are used for soil erosion estimation. In this paper، soil erosion was estimated in Aghemam catchment by 137Cs and RUSLE-3D methods due to importance and high sensitivity of loess deposits in this area. Due to the lack of observed data in this area and because of high accuracy of 137Cs method in estimating soil erosion، performance of RUSLE-3D model was determined by Comparing data collected from 137Cs with RUSLE-3D model. The erosion rate was estimated 10. 78 ton/ha/yr by using 137Cs method، while this amount was 2. 61 ton/ha/yr by RUSLE-3D model. In this study the erosion rate obtained by two methods were compared in the slope classes of 0-15º and in > 15º، also in cultivated and uncultivated land uses. Finally these two methods have low correlation and RUSLE-3D model is not recommended in this area.

    Keywords: soil erosion, loess deposition, 137Cs, RUSLE, 3D, Aghemam catchment}
  • حسن گلیج، جواد احدیان، مهدی قمشی، حامد ارجمندی
    نقطه غوطه وری هنگامی روی می دهد که در برخورد جریان غلیظ با سیال ساکن، جریان غلیظ به درون سیال ساکن نفوذ کرده باشد. در این تحقیق پارامترهای هیدرولیکی جریان غلیظ و هم چنین شیب بستر سیال ساکن که بر نقطه غوطه وری تاثیر گذار هستند، تحت شرایط دو مدل تلاطمی استاندارد و RNG (که در سراسر متن به اختصار مدل استاندارد و RNG از آنها یاد خواهد شد) با استفاده از مدلFlow-3D مورد بررسی قرار گرفته اند. در این تحقیق ابتدا یک مدل فیزیکی ساخته شد و آزمایش های مختلف- در مجموع 36 آزمایش در آن انجام گردید. سپس با استفاده از مدل Flow-3D ارتفاع نقطه غوطه وری برای شرایط آزمایشگاهی موجود تحت شرایط دو مدل آشفتگی مذکور شبیه سازی شد. بررسی مقایسه ای نشان داد که عمق غوطه وری برآورد شده تحت مدل آشفتگی RNG نسبت به مدل استاندارد، به مقادیر اندازه گیری شده آزمایشگاهی نزدیک تر می باشد. این در حالی است که در شیب 12 درصد مدل RNG مقدار 28/12 درصد و مدل استاندارد حدود 30 درصد نتایج را بیشتر از داده های آزمایشگاهی پیش بینی نموده است. در مجموع برای کلیه شیب ها به طور متوسط نتایج حاصل از مدل تلاطمی RNG، 5/10 درصد و نتایج حاصل از مدل استاندارد 27 درصد بیشتر از مقادیر اندازه گیری شده می باشد. با توجه به بررسی آماری انجام شده مشخص گردید که مدل تلاطمی RNG به طور کلی نتایج ارتفاع غوطه وری را با دقت رضایت بخشی نسبت به مدل استاندارد تخمین می زند.
    کلید واژگان: جریان غلیظ, نقطه غوطه وری, مدل های آشفتگی, مدل فیزیکی, Flow, 3D}
    H. Goleij, J. Ahadiyan, M. Ghomeshi, H. Arjmandi
    While the mass density current penetrates the stagnant fluid, a plunge point occurs. In this regard, the boundary of the dense fluid with ambient fluid is determined at the plunge point height. In this research, the hydraulic parameters of the dense flow and the bed slope of the stagnant fluid which have a significant effect on the plunge point have been investigated under the two turbulence models: the k- and the RNG at the Flow-3D model. To achieve the purpose of this research, a physical model was set up at the hydraulics laboratory of Shahid Chamran University (SCU), Ahwaz, Iran. Then, using the Flow-3D model with both the k- and the RNG turbulence model, the height of the plunge point was simulated according to the same experimental condition. Findings showed that the predicted depth under the RNG model is closer to the results of the physical model. For example, the k- and RNG model for the 12% slope can estimate the plunge point depth by 30% and 12.28% respectively more than the experimental data. However, for all the slopes, the k-e model can on average overestimate by 27% and RNG model 10.5% more than the results of experimental data. The statistical analysis showed that the RNG model predicts the plunge point depths with a satisfactory precision.
    Keywords: Physical Model, Turbulence Model, Plunge Point Depth, Density Current, Flow, 3D}
  • حامد تقی زاده*، سیدعلی اکبر صالحی نیشابوری
    سرریز های سه جانبی از جمله مجرا های تخلیه کننده سد ها بوده که با وجود محدودیت های هیدرولیکی، در شرایط خاص توپوگرافی به عنوان بهترین انتخاب مطرح می شوند. تلفات زیاد انرژی، تلاطم و آشفتگی جریان و اعمال ضربه های نوسانی شدید آب بر کف و دیواره های کانال جانبی از جمله شرایط نامناسب هیدرولیکی در این سرریز ها هستند. در این نوشتار نرم افزار FLOW-3D میدان جریان سه بعدی بر روی سرریز و آب پایه در انتهای کانال جانبی، به صورت عددی و با استفاده از مدل آشفتگی RNG(k-e) شبیه سازی و بررسی شده است. مقایسه نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی نشان می دهد که این مدل قابلیت پیش بینی الگوی سه بعدی جریان مزبور را دارد، اما در محل تشکیل گرده ماهی در داخل کانال جانبی که ناشی از برخورد سفره های جریان عمودی و جانبی است، مقادیر عددی کم تر از مقادیر آزمایشگاهی به دست آمده است. این موضوع را می توان به نوسانات و اغتشاشات بیش از اندازه جریان در این ناحیه ارتباط داد. هم چنین مقایسه نتایج عددی توزیع فشار در کف کانال جانبی با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که مدل عددی مقادیر فشار در کف کانال جانبی را کم تر از مقادیر آزمایشگاهی برآورد کرده است.
    کلید واژگان: مدل سازی عددی, FLOW, 3D, _ سرریز سد جره, روش حجم محدود}
    H. Taghizadeh*, S. A. A. Salehi Neyshabouri
    Three-side spillways are one type of dam outlets that despite of their hydraulic limitations and construction problems, under specific topographical conditions selected as one of the best options in storage dams. Considerable energy losses, great turbulence and hard stroking on bed and walls of lateral canal are some of undesirable hydraulic features of these spillways. Due to the complexities of fluid flow and the impact of scale, physical models do not provide a clear understanding of the physics governing the flow. In the complex flow and structures, is necessary to be considered, the laboratory studies, along with the numerical studies. In this study, Three-dimensional flow field in the three-side spillway and the end sill, have been investigated by using FLOW-3D software with finite volume method and RNG(k-e) turbulence model. Comparison of numerical results with experimental data showed that this model have a good ability to prediction three-dimensional flow pattern over this kind of spillways.
    Keywords: Finite volume method, FLOW, 3D, Jarreh dam spillway, Numerical modeling}
  • اکرم اسدی پرتو، افشین اقبال زاده*، میترا جوان
    یکی از روش های کاهش آبشستگی، استفاده از شکاف در پایه های پل می باشد. در این تحقیق جریان اطراف پایه پل استوانه ای شکل بدون شکاف و شکاف دار در بستر صاف توسط نرم افزار FLOW-3D شبیه سازی گردید. برای بستن معادلات ناویراستوکس مدل آشفتگی ε-k RNG مورد استفاده قرار گرفت. ابتدا نتایج مدل عددی در خصوص پارامترهای سرعت و تنش برشی در حالت پایه بدون شکاف با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد، که تطابق نسبتا مناسبی را نشان داد. سپس اثر شکاف و عرض آن بر الگوی جریان در اطراف پایه بررسی شد. با افزایش عرض شکاف، جریان های چرخشی تشکیل شده در پایین دست پایه، تضعیف شده و در حالت شکاف با بیشترین عرض کاملا حذف شدند. با افزایش عرض شکاف، مقدار سرعت حداکثر ایجاد شده در مجاورت پایه کاهش یافته، ولی محل تشکیل آن نسبتا ثابت بود. همچنین بدلیل اینکه با افزایش عرض شکاف، در سرعت طولی جریان نزدیک شونده به پایه کاهش کمتری ایجاد می گردید، الگوی تنش برشی در مجاورت بالادست پایه رفتاری مشابه حالت جریان بالا دست پایه نشان می داد.
    کلید واژگان: الگوی جریان, پایه پل, شبیه سازی عددی, شکاف FLOW, 3D}
    A. Asadi Parto, A. Eghbalzadeh*, Mjavan
    Using slot in bridge piers is one of the reduction methods of scour depth around them. In this study، the flow field around a cylindrical pier located in a smooth bed with and without slot was simulated using FLOW-3D software. The RNG k-ε turbulence model was used for closing the Navier-Stokes equations. The comparison of the numerical results and laboratory measurements for one bridge pier without slot showed that the model could predict velocity and shear stress parameters with reasonable accuracy. The influence of the slot width on the flow field around bridge pier was then investigated. The formed vortex at downstream of the pier became smaller by increasing slot width. In the largest slot case، this vortex was completely disappeared. Also، by increasing slot width، the value of the maximum velocity occurred adjacent the pier decreased، but its location was fairly constant. Finally، because of the lower reduction of the longitudinal velocity of the flow in the vicinity of the upstream face of the pier for the largest slot، shear stress pattern in this area was similar to that of the upstream area.
    Keywords: Bridge pier, Flow pattern, FLOW, 3D, Numerical simulation, Slot}
  • حسن گلیج، مهدی قمشی، جواد احدیان، حامد ارجمندی
    در برخورد توده جریان غلیظ با توده سیال ساکن، جریان غلیظ به درون سیال ساکن نفوذ نموده و مکان غوطه وری ایجاد شده و عمق غوطه وری در بدو آن تشکیل می شود. با توجه به این که در محل غوطه وری مرز بین جریان غلیظ با سیال پیرامون مشخص می گردد، برآورد ارتفاع این نقطه از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این تحقیق پارامترهای هیدرولیکی جریان غلیظ و همچنین شیب بستر سیال ساکن که بر نقطه غوطه وری تاثیر گذار است، بررسی شده است. برای نیل به اهداف این تحقیق ابتدا یک مدل فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران ساخته شد و آزمایش های مختلف در آن انجام گردید. در تمامی آزمایش ها ارتفاع غوطه وری در دبی های مختلف از جریان غلیظ و تفاوت چگالی 6، 9، 13 و 16 کیلوگرم بر مترمکعب برای سه شیب 8، 12 و 16 درصد اندازه گیری شد. سپس با استفاده از مدلریاضی Flow-3D ارتفاع نقطه غوطه وری برای شرایط آزمایشگاهی موجود شبیه سازی شد. بررسی مقایسه ای نشان داد که عمق غوطه وری برآورد شده با استفاده از Flow-3D نسبت به مقادیر اندازه گیری شده بیشتر بوده به گونه ای که به طور متوسط برای شیب 12 درصد مدل ریاضی حدود 30 درصد نتایج را بیشتر پیش بینی نموده و این در حالی است که برای کلیه شیب ها به طور متوسط نتایج حاصل از مدل، 27 درصد بیشتر از مقادیر اندازه گیری شده می باشد. همچنین بررسی های آماری انجام شده نشان داد که نسبت مقادیر اندازه گیری شده به مقادیر پیش بینی شده به طور متوسط در حدود 8/0 می باشد.
    کلید واژگان: جریان غلیظ, نقطه غوطه وری, Flow, 3D, مدل فیزیکی}
    Hassan Goleaje, Mehdi Ghomeshi, Javad Ahadian, Hamed Arjmandi
    When the dense flow mass intersect to stagnant fluid, dense flow penetrates into statically fluid and plunge depth occurs. In this research, hydraulic parameters of density current and bed slope have been investigated, which these have a considering effect on plunge point. To achieve on purposes of this research a physical model in hydraulic laboratory of Shahid Chamran University was built and various experiments were performed. At all of the experiment, plunge depth was measured in the various discharges of density current, different of density 6, 9, 13 and 16 kg/m3 at three slope 8, 12 and 16 percent. Then using Flow-3D depth of plunge point for these experimental conditions was simulated. Findings show that depth of plunge point derived with Flow-3D is more than measured values as in 12% slope, mathematical model overestimate about 30%. While, for all of the slope bed, simulated results 27 percent is more than corresponding measured values. Statistical evaluation shows that ratio of measured valued to results of Flow-3D is about 0.8.
    Keywords: Density current, Plunge point, Flow, 3D, Physical Model}
  • مرضیه خرمی، امین علیزاده، حسین انصاری
    با توجه به افزایش تمایل کشاورزان به استفاده از سیستم آبیاری قطره ای به دلیل داشتن راندمان بالاتر، لزوم شناخت عوامل و پارامترهای تاثیرگذار بر این سیستم ها به منظور بالابردن راندمان آن ها مشخص می گردد. تحقیق حاضر برای بررسی چگونگی حرکت آب در خاک و توزیع مجدد رطوبت در خاک در محل ایستگاه هواشناسی دانشگاه فردوسی مشهد انجام گرفته است. در این پژوهش با استفاده از داده های حاصل از تجزیه های آزمایشگاهی و صحرایی مدل Hydrus 2D/3D اجرا گردید. نتایج شبیه سازی میزان رطوبت خاک در بازه زمانی 48 ساعته با نتایج حاصل از اندازه گیری های مزرعه ای مقایسه شد. نتایج نشان داد که مدل مذکور توانایی بالایی در شبیه سازی میزان رطوبت در خاک دارد. تحلیل خطای برآورد مدل با به کارگیری پارامترهای آماری حداکثر خطا (ME)، مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین مطلق خطا (MAE) تشریح شد. بر اساس نتایج بدست آمده میزان RMSEدر درصد رطوبت حجمی خاک برای تمام بازه های زمانی و در تمام دبی ها کمتر از 10 درصد بوده که نشان از قدرت بالای مدل در شبیه سازی دارد. بیشترین میزان حداکثر خطا 5 درصد حجمی رطوبت و میانگین مطلق خطا 05/2 درصد حجمی رطوبت بوده است.
    کلید واژگان: آبیاری قطره ای, رطوبت خاک, شبیه سازی, Hydrus 2D, 3D}
    M. Khorami, A. Alizadeh, H. Ansari
    Increased use of drip irrigation systems in the country and farmer's tendency to use more efficient irrigation systems, has caused need to know about parameters and factors that affect irrigation efficiency. This Study was done to examine how water moves in the soil and soil moisturere distribution at Weather Station of Ferdowsi University of Mashhad. Inthisstudy, Hydrus 2D/3D Model performed by using data from laboratory and field analysis. Thes imulation results of soil moistureina 48 hour period were compared with the results offield measurements. The results showed that the model is very capable in simulating moisture contentin thesoil. Statisticalerroranalysiswas described to estimate model parameters using Maximumerror (ME), Root Mean Square Error (RMSE) and Mean Absolute Error (MAE). Based on the results of RMSE parameter in volume tricsoil moisture, forallintervals and all discharges RMSE was less than 10 percent that it shows that model hashigh ability in simulation. Maximum Error was up to 5% of and Mean Absolute Error was up to 2.05 % of volumetric moisture content.
    Keywords: Drip irrigation, Hydrus 2D, 3D, Simulation, Soil Moisture}
  • M. Khorami*, M. Shiasi Arani, A. Alizadeh, H. Ansari
    Decreasing of fresh water resources and increasing competition for water by industrial, agricultural and urban users has been enlightening the needs for using of systems with the least water losses. Drip irrigation system has the least water losses as deep percolation and Evaporation. Dimension of wetting pattern is the most important factor to control deep percolation. Several models have been improved to predict the dimension of wetting patterns. In this study, the accuracy of several approaches used to estimate wetting zone dimensions was evaluated. This models including the numerical Hydrus 2D/3D model, the analytical WetUp software and two empirical models including Amin-Ekhmaj and Schwartzman -Zur. The average of RMSE for both directions was 8 percent for Hydrus 2D/3D, which showed that this model has very good accuracy. The ability of analytical WetUp software to estimate the depth and radius of wetting front was good and poor with 16 and 32 percent of RMSE respectively. Amin-Ekhmaj model has a good accuracy with 13.5 percent average RMSE and finally Schwartzman -Zur estimation of the wetting shape were not satisfactory.
    Keywords: Drip irrigation, Wetting pattern, Hydrus 2D, 3D, WetUp, Schwartzman, Zur, Amin, Ekhmaj}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال