شبیه سازی عددی توپوگرافی بستر و میدان جریان در اطراف موانع شمع های دو ردیفه متوالی و زیگزاگی در کانال مستقیم با بستر متحرک با نرم‌افزار SSIIM

محورهای موضوعی : Irrigation and Drainage

عماد کهریزی ¹ , مجید فضلی ² , سحر انصاری ³

1 -
2 -
3 -

تاریخ دریافت : 1397/03/28 تاریخ پذیرش : 1398/11/18 تاریخ انتشار : 1397/04/10

کلید واژه: آبشستگی, آبشکن, SSIIM, k-ε, آبشکن باز دو ردیفه,

چکیده مقاله :

آبشکن‌هایکیازرایج‌ترینسازه‌هاجهتهدایتجریاندرامتدادمسیراصلیآبراههوحفاظتسواحلدربرابرفرسایش می‌باشند. برآورد دقیق عمق آبشستگی در اطراف آبشکن ها از اهمیت زیادی برخوردار است. در سال‌های اخیر، بررسی های زیادی در زمینه آبشکن های باز به صورت آزمایشگاهی صورت گرفته اما بررسی آن به روش عددی کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین در این تحقیق،بااستفادهازمدلعددی SSIIM1.1و مدل آشفتگی ، پدیده آبشستگی و الگوی جریان سه بعدی اطراف آبشکن های باز دو ردیفه با آرایش‌های در امتداد هم و زیگزاگی شبیه‌سازی شد.دراینتحقیقازداده‌هایآزمایشگاهیانجامشدهباشرایطدبیثابت28 لیتربرثانیهورسوباتدانه‌ای، درکانالیبهطول15متروعرض60سانتی‌متراستفادهشد. دراینتحقیقتأثیر تغییردرصد بازشدگی و فاصله محور تا محور آبشکن‌ها برمقدارحداکثرعمقآبشستگی و توزیع سرعتموردبررسیقرارگرفت. مقایسهنتایجبه‌دستآمدهازمدلعددیبانتایجآزمایشگاهینشانمی‌دهدکهسرعتجریانطولی درکناره‌هایکانال،به‌دلیلوجودآبشکن‌هانسبتبهوسطکانالبسیارکممی‌باشد؛ به‌طوری‌کهدرکناره‌هایکانالودرفضایبینآبشکن‌هاسرعتجریانتقریباصفراست. بنابراین مدل عددی SSIIMبه‌خوبی توزیع سرعت اطراف آبشکن را به لحاظ کمی و کیفی شبیه سازی کرده است. با توجه به نتایج حاصله مدل عددی با کمتر از 10 درصد خطا، ماکزیمم عمق آبشستگی را محاسبه نمود. همچنین نتایج نشان داد که کاهش فاصله محور به محور آبشکن های باز دو ردیفه، توانایی و دقت مدل‌ عددی SSIIMدر برآورد مقدار حداکثر عمق آبشستگی را کاهش می دهد.

چکیده انگلیسی:

آبشکن‌هایکیازرایج‌ترینسازه‌هاجهتهدایتجریاندرامتدادمسیراصلیآبراههوحفاظتسواحلدربرابرفرسایش می‌باشند. برآورد دقیق عمق آبشستگی در اطراف آبشکن­ها از اهمیت زیادی برخوردار است. در سال‌های اخیر، بررسی­های زیادی در زمینه آبشکن­های باز به­صورت آزمایشگاهی صورت گرفته اما بررسی آن به روش عددی کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین در این تحقیق،بااستفادهازمدلعددی SSIIM1.1و مدل آشفتگی ، پدیده آبشستگی و الگوی جریان سه­بعدی اطراف آبشکن­های باز دو ردیفه با آرایش‌های در امتداد هم و زیگزاگی شبیه‌سازی شد.دراینتحقیقازداده‌هایآزمایشگاهیانجامشدهباشرایطدبیثابت28 لیتربرثانیهورسوباتدانه‌ای، درکانالیبهطول15متروعرض60سانتی‌متراستفادهشد. دراینتحقیقتأثیر تغییردرصد بازشدگی و فاصله محور تا محور آبشکن‌ها برمقدارحداکثرعمقآبشستگی و توزیع سرعتموردبررسیقرارگرفت. مقایسهنتایجبه‌دستآمدهازمدلعددیبانتایجآزمایشگاهینشانمی‌دهدکهسرعتجریانطولی درکناره‌هایکانال،به‌دلیلوجودآبشکن‌هانسبتبهوسطکانالبسیارکممی‌باشد؛ به‌طوری‌کهدرکناره‌هایکانالودرفضایبینآبشکن‌هاسرعتجریانتقریباصفراست. بنابراین مدل عددی SSIIMبه‌خوبی توزیع سرعت اطراف آبشکن را به لحاظ کمی و کیفی شبیه­سازی کرده است. با توجه به نتایج حاصله مدل عددی با کمتر از 10 درصد خطا، ماکزیمم عمق آبشستگی را محاسبه نمود. همچنین نتایج نشان داد که کاهش فاصله محور به محور آبشکن­های باز دو ردیفه، توانایی و دقت مدل‌ عددی SSIIMدر برآورد مقدار حداکثر عمق آبشستگی را کاهش می­دهد.

منابع و مأخذ:

1.  پزین، ص، (1395). مقایسه آزمایشگاهی تاثیر شمع­های دو ردیفه زیگزاگی و در امتداد هم بر الگوی جریان و توپوگرافی بستر در کانال مستقیم با بستر متحرک. پایان­نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران گرایش آب و سازه هیدرولیکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا.


2. جعفرقلی، ل، (1391). شبیه‌سازی آبشستگی پای پل در حالت تجمع شاخ و برگ درختان به کمک مدل SSIIM.  پایان‌نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی سازه‌های آبی، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.


3. حمیدی، ا،، نوری، ح، و هاشمی، ع، (1395). شبیه‌سازی آبشستگی و میدان جریان در اطراف تک‌شمع با استفاده از مدل عددی SSIIM. مجله محیط زیست و مهندسی آب، شماره 2(4)، ص 345-333.


4. عوض پور، ف، و منتصری، ح، (1394). شبیه‌سازی عددی الگوی جریان اطراف سری آبشکن‌های مستقیم با استفاده از مدل عددی  SSIIM. چهارمین کنفرانس ملی مصالح و سازه‌های نوین، 13-14 آبان 1394، یاسوج، ایران.
   
   
   1. Acharya, A., and Duan, J.G. (2011). Three Dimensional Simulation of Flow Field around Series of Spure Dikes. ASCE. Conf. Proc., Word Environmental and Water Resources Congress.
   
   
   2. Avaz Pour, F. and Montaseri, H. (2015). Numerical simulation of the flow pattern around the series of direct groins using the SSIIM numerical model. Fourth National Conference on Materials and Structures, Yasuj, Iran.
   
   
   3. Hammerling, M., Walczak, N. and Nieć, J. (2018). The Influence of the Selected Turbulence Model and Grid Density Degree on the Results of Velocity Distribution Obtained with the Use of the Simulation Program SSIIM. Journal of Ecological Engineering, 19 (3), pp: 106–114.
   
   
   4. Hamidi, A. and Siadatmousavi, M. (2018). Numerical simulation of scour and flow field for different arrangements of two piers using SSIIM model. Ain Shams Engineering Journal, 9 (1), pp: 2415–2426.
   
   
   5. Olsen, N. (1999). Computational Fluid Dynamics in Hydraulic and Sedimentation Engineering (Book). class notes, Division of Hydraulic and Environmental Engineering, The Norwegian University of Science and Technology.
   
   
   6. Olsen, N. (2011). A Three-dimensional numerical model for simulation of sediment movement in water intaks with multiblock option (Book). Department of Hydraulic and environmental Engineering, The Norwegian university of science and technology.
   
   
   7. Salaheldin, T.M., Imran, J.  and Chaudhry, M. H. (2004). Numerical Modeling of Three Dimensional Flow Field Around Circular Piers. Journal of Hydraulic Engineering ASCE, 130 (2), pp: 91-100.
   
   
   8. Vaghefi, M., Safarpoor, Y. and Hashemi S. Sh. (2016). Effects of distance between the T-shaped spur dikes on flow and scour patterns in 90 bend using the SSIIM model. Ain Shams Engineering Journal, 7 (1), pp: 31–45.