@article { author = {Sabahi, H. and Nikseresht, A. H. and Rouzegar, S. J.}, title = {Use of a Simple Repulsive Force in Simulating Fluid Flow under a Hypo-Elastic Gate by Smoothed Particle Hydrodynamics}, journal = {Journal of Hydraulics}, volume = {9}, number = {3}, pages = {1-14}, year = {2014}, publisher = {Iranian Hydraulic Association}, issn = {2345-4237}, eissn = {2645-8063}, doi = {10.30482/jhyd.2014.10172}, abstract = {Re-meshing in grid dependent CFD methods in large deformation problems has a high computational cost. Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) is a robust mesh-free method to deal with the problems of large deformation in fluid-solid interactions. Also SPH is a fully Lagrangian particle method, which has a good ability to capture the free surface in two phase flows. In this paper, at first, fluid flow under a gate is solved with the present SPH method and the results are compared with the VOF scheme. For validating the solid part of the code, vibration of a hypo-elastic plate is simulated. Comparing the results with the previous researches show a good agreement. Finally a coupled fluid flow under a hypo-elastic gate is simulated with the present SPH method and the interaction between fluid and solid is obtained with a proposed simple model. In this paper also a simple repulsive force which is independent of the pressure distribution is introduced to prevent the penetration of fluid particles into the solid parts. The results also show the high ability of the present SPH method to follow the fluid- solid interface accurately.}, keywords = {Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH),Hypo-Elastic Gate,Fluid-Solid Interaction}, title_fa = {استفاده از یک نیروی مانع ساده برای شبیه‌سازی عبور جریان از زیر یک دریچه هایپوالاستیک به کمک روش هیدرودینامیک ذرات هموار}, abstract_fa = {استفاده از روش‌های شبکه‌ای در مسائل با تغییر فرم زیاد به دلیل نیاز به تجدید شبکه، هزینه‌ بالایی دارد، اما روش هیدرودینامیک ذرات هموار به دلیل بدون شبکه بودن در حل این گونه مسائل توانایی بالایی دارد. این روش یک روش کاملاً لاگرانژی و ذره‌ای است، لذا در حل مسائل سطح آزاد نیز توانایی خوبی دارد. در این مقاله ابتدا مسأله عبور جریان سیال از زیر یک دریچه به کمک این روش مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج به‌دست آمده با روش VOF مقایسه شده‌اند. سپس ارتعاش یک صفحه هایپوالاستیک با روش حاضر مدل‌سازی و نتایج حل با داده‌های تحقیقات قبلی مقایسه شده است. در نهایت مسأله عبور جریان از زیر یک دریچه‌ی هایپوالاستیک با در نظر گرفتن تعامل سیال- جامد، به کمک روش هیدرودینامیک ذرات هموار و با استفاده از یک روش ساده و کار‌آمد در انتقال نیروها بین سیال و جامد شبیه‌سازی شده است. در این مقاله برای جلوگیری از نفوذ ذرات سیال به داخل جامد نیز یک نیروی دافع بسیار ساده که به فشار نیز وابسته نیست، معرفی می‌شود. در این شبیه‌سازی توانایی روش هیدرودینامیک ذرات هموار در دنبال کردن سطح مشترک سیال و جامد به خوبی دیده شده است و نتایج به‌دست آمده حاکی از دقت مناسب این شبیه‌سازی است.}, keywords_fa = {هیدرودینامیک ذرات هموار,دریچه‌ی هایپوالاستیک,تعامل سیال- جامد}, url = {https://jhyd.iha.ir/article_10172.html}, eprint = {https://jhyd.iha.ir/article_10172_97498ff22ec53ef103fb9d806b73334e.pdf} } @article { author = {Karimaee Tabarestani, M. and Zarrati, A. R.}, title = {Effect of Hydrograph Peak Time on Local Scour around Bridge Pier}, journal = {Journal of Hydraulics}, volume = {9}, number = {3}, pages = {15-32}, year = {2014}, publisher = {Iranian Hydraulic Association}, issn = {2345-4237}, eissn = {2645-8063}, doi = {10.30482/jhyd.2014.10173}, abstract = {In the present study effect of hydrograph peak time on local scour around bridge pier is studied. Hydrographs with one discharge peak as well as double discharge peaks were generated in the labaratory. The duration time for some of these hydrographs were so short that could be considered as flash flood occuring in arid or semi-arid zone rivers. In each experiment, development of scour depth with time was measured by small cameras. Results showed that for hydrogaphs with similar duration, parameter of peak time or sequence of peaks in double discharge peak has negligible effect on final scour depth but considerable effect on time development of scour depth. Furthermore, time developmet of scour depth for present hydrographs are calculated by stepped- hydrograph model and empirical equations presented in the literature for steady flow. Results also showed high descrepancy between calculated and measured data for time development of scour depth and all of the final calculated scour depths are larger than experimental ones. In the best case, the average error for final calculated scour depth is about 10%.}, keywords = {Scour Around Bridge Pier,flood hydrograph,Peak Time,Stepped-Hydrograph Model}, title_fa = {تأثیر زمان وقوع اوج هیدروگراف سیل بر آبشستگی موضعی در اطراف پایه پل}, abstract_fa = {در مطالعه حاضر تأثیر زمان وقوع اوج سیلاب بر آبشستگی دور پایه پل بررسی شده است. بر این اساس هیدروگراف‌هایی با زمان تداوم یکسان ولی زمان وقوع اوج متفاوت در آزمایشگاه تولید شد. علاوه بر این هیدروگراف‌هایی با دو اوج متوالی با شدت جریان‌های متفاوت در شرایط اوج مورد بررسی قرار گرفت. در هر آزمایش، مشخصات حفره آبشستگی در پلان و پروفیل طولی و همچنین تغییرات زمانی عمق آبشستگی اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد برای هیدروگراف‌های با زمان تداوم ثابت، زمان وقوع دبی اوج سیلاب تأثیر ناچیزی بر عمق آبشستگی نهایی دارد، ولی این زمان بر توسعه زمانی آبشستگی مؤثر است. همچنین برای هیدروگراف‌های با دو اوج متفاوت و زمان تداوم یکسان نیز زمان وقوع اوج‌ها بر توسعه زمانی عمق آبشستگی موثر بوده، ولی تأثیر ناچیزی بر عمق آبشستگی نهایی دارد. نکته دیگر اینکه به علت زمان تداوم کوتاه بعضی از هیدروگراف‌های مورد مطالعه و عدم تعادل حفره آبشستگی، مقداری از رسوبات در داخل حفره آبشستگی نشست می‌کند و در نتیجه بعد از عبور هیدروگراف جریان، اندکی عمق آبشستگی کاهش می‌یابد که مقدار آن در بدترین حالت در حدود 5 درصد عرض پایه می‌باشد. در ادامه تغییرات زمانی عمق آبشستگی برای هیدروگراف‌های مورد مطالعه در تحقیق حاضر، با استفاده از مدل هیدروگراف پله‌ای و استفاده از روابط برآورد نرخ آبشستگی در شرایط جریان دائمی محاسبه شد. نتایج محاسبات نشان داد که در بهترین حالت محاسبه عمق آبشستگی نهایی با استفاده از مدل هیدروگراف پله‌ای با خطای متوسطی در حدود 10 درصد همراه می‌باشد.}, keywords_fa = {آبشستگی,پایه پل,هیدروگراف سیل,زمان وقوع اوج سیلاب,مدل هیدروگراف پله‌ای}, url = {https://jhyd.iha.ir/article_10173.html}, eprint = {https://jhyd.iha.ir/article_10173_8d71457e33633cbc26d3ff03a4ed6e21.pdf} } @article { author = {Lashkar-Ara, B. and Fathi-Moghadam, M.}, title = {Analysis of Shear Stress in Rectangular Open Channels Using Force Balance Method}, journal = {Journal of Hydraulics}, volume = {9}, number = {3}, pages = {33-44}, year = {2014}, publisher = {Iranian Hydraulic Association}, issn = {2345-4237}, eissn = {2645-8063}, doi = {10.30482/jhyd.2014.10174}, abstract = {One of the most important problems in open channel flow is determination of shear stress.  It is difficult to determine boundary shear distributions in real life applications. Laboratory flume studies have still been serving to deal with this problem. This study is focused on experimental measurement of the bed and wall shear stresses as well as estimation of hydraulic resistance coefficient for flow in rectangular open channels. The energy and momentum approaches were used to determine contribution of wall and bed shear forces on total boundary shear. The hydraulic grade line was measured using an indirect method while a frictionless system (knife edge flume) was used for the momentum measurements. The local boundary shear stress was measured using a 4-mm diameter Preston tube connected to a differential pressure transducer and a data acquisition system. The calibration curves proposed by Patel were used to convert pressure reading to shear stress. The results were adjusted by the total shear force calculated from the energy and momentum methods. A nonlinear regression-based technique was carried out to develop equations and to determine the percentage of wall and bed shear stresses on the wetted perimeter of a smooth rectangular open channel. Comparison of results for shear stress measurement by direct and indirect methods shows maximum errors of 4 and 8 percent respectively.}, keywords = {Shear Force,Preston Tube,momentum,Load Cell}, title_fa = {تحلیل تنش برشی در کانال‌های روباز با مقطع مستطیلی به روش تعادل نیرو}, abstract_fa = {تنش برشی یکی از مهمترین عوامل هیدرولیکی در مجاری روباز است. برای اندازه‌گیری تنش برشی از روش‌های مستقیم و غیرمستقیم استفاده می‌شود. مطالعه حاضر با هدف اندازه‌گیری مستقیم تنش برشی در کانال‌های مستطیلی صاف ارائه شده است. در‌این راستا به منظور اندازه‌گیری مستقیم تنش برشی کل در محیط مرطوب کانال‌های مستطیلی، شیوه‌ای نوین ارائه شد. در ‌این راستا با ساخت فلومی با تجهیزات دقیق، نیروی کل برشی وارد بر محیط مرطوب با استفاده از سلول‌های حساس به بار دینامیکی اندازه‌گیری گردید. این سیستم اندازه‌گیری، فلوم لبه چاقویی نامیده شد. برای تفکیک تنش برشی موضعی در کف و جداره مجرا، از لوله پرستون با قطر خارجی 4 میلی‌متر مجهز به مبدل فشار تفاضلی استفاده شده است. برای تبدیل اختلاف فشار استاتیکی و دینامیکی قرائت شده در لوله پرستون به تنش برشی، از منحنی واسنجی پتل استفاده شده است. مقایسه نتایج حاصل از اندازه‌گیری تنش برشی به روش مستقیم و غیرمستقیم به ترتیب دارای حداکثر 4 درصد و 8 درصد خطا نسبت به نتایج حاصل از معادله تئوریک می‌باشد. }, keywords_fa = {تنش برشی,لوله پرستون,مومنتم,نیروسنج}, url = {https://jhyd.iha.ir/article_10174.html}, eprint = {https://jhyd.iha.ir/article_10174_8f68e6fc48541446a4d849fe8f16db5b.pdf} } @article { author = {Naghikhani, Ali and Noori, Roohollah and Sheikhian, Hossien and Ghiasi, Behzad}, title = {Estimating Scour Hole Dimensions of Ski Jump Downstream of Dams Using Granular Computing Model}, journal = {Journal of Hydraulics}, volume = {9}, number = {3}, pages = {45-60}, year = {2014}, publisher = {Iranian Hydraulic Association}, issn = {2345-4237}, eissn = {2645-8063}, doi = {10.30482/jhyd.2014.10175}, abstract = {Accurate estimation of scour parameters such as length, depth and width, have a major role in the management of this quite nonlinear phenomenon. The main goal of this study is to present a method based on granular computing model (GRC) to estimate scour parameters. For this purpose, scour hole of ski jumps downstream of dams (goal functions) were considered to be affected by hydraulic, morphological and geotechnical variables, and GRC model was used for calibration and verification of the phenomena. The implemented linear analysis showed that the goal functions are affected by flow rate variations, waterfall height and deposited particles average size, rather than lip angle. This fact was in compliance with the previous researches. The results also showed the GRC model results in predicting the goal functions had values very close to the measured ones, or with small discrepancies. More investigations showed that the GRC model was superior for estimation of scour depth of ski jumps downstream of dam to the well-known empirical formula proposed by other researchers.}, keywords = {Ski Jump,Scour Hole,Granular Computing,Dimensionless Parameter}, title_fa = {تخمین ابعاد چاله آبشستگی پایین‌دست جام پرتابی سدها با استفاده از مدل محاسبات دانه‌ای}, abstract_fa = {تخمین دقیق پارامترهای آبشستگی مانند طول- عرض- پهنا، سهم عمده‌ای در مدیریت این پدیده کاملاً غیر‌خطی دارد. هدف اصلی این تحقیق ارائه روشی بر مبنای مدل محاسبات دانه‌ای (GRC) برای تخمین پارامترهای آبشستگی است. برای این منظور پارامترهای آبشستگی پایین‌دست جام‌پرتابی سدها (توابع هدف) به عنوان تابعی از متغیرهای هیدرولیکی، مورفولوژیکی و ژئوتکنیکی قرار داده شد و مراحل واسنجی و صحت‌سنجی مدل GRC انجام گرفت. تحلیل خطی انجام شده در این تحقیق مشخص کرد که توابع هدف مورد بررسی بیشتر تحت تأثیر تغییرات دبی، ارتفاع آبشار و متوسط اندازه ذرات رسوبات می‌باشند و تأثیرپذیری ناچیزی از زاویه لبه قوس جام دارند. همچنین یافته‌های این تحقیق حاکی از دقت بالا و بسیار مطلوب مدل GRC در تخمین توابع هدف بود، به گونه‌ای که پیش‌بینی انجام شده توسط مدل برای پارامترهای آبشستگی در تمام موارد منطبق بر نتایج اندازه‌گیری شده بود یا تفاوت بسیار ناچیزی با یکدیگر داشتند. بررسی‌های بیشتربه کمک ‌معیارهای ضریب تبیین، میانگین خطای نسبی، مجذور میانگین مربعات خطا و همچنین آماره نسبت تفاوت توسعه داده شده نشان داد که مدل GRC ارائه شده در این تحقیق برای تخمین عمق آبشستگی برتری مطلق و محسوسی بر روابط شناخته‌ شده پیشنهادی توسط دیگر محققان دارد.}, keywords_fa = {جام پرتابی,چاله آبشستگی,محاسبات دانه‌ای,پارامتر بی‌بعد}, url = {https://jhyd.iha.ir/article_10175.html}, eprint = {https://jhyd.iha.ir/article_10175_be388d6703892d9d07917321294980d5.pdf} } @article { author = {Safarzadeh, A. and Noroozi, B.}, title = {Three Dimensional Hydrodynamics of Arced Piano Key Spillways}, journal = {Journal of Hydraulics}, volume = {9}, number = {3}, pages = {61-79}, year = {2014}, publisher = {Iranian Hydraulic Association}, issn = {2345-4237}, eissn = {2645-8063}, doi = {10.30482/jhyd.2014.10176}, abstract = {In this paper 3D free surface flow over the arced Piano Key spillway (APK) was numerically simulated and its hydraulic performance curves determined for various geometrical and hydraulic conditions. Three dimensional flow pattern around various types of APK were also determined and the differences between their performance with rectangular and trapezoidal piano key spillways discussed. The arced Piano Key spillways necessarily have trapezoidal keys and they should have advantages of trapezoidal weirs due to the increased inlet key area. Furthermore, the arced plan, bulged into the reservoir, eliminates the approaching flow channel mode and flow approaches perpendicularly to the spillway crest, from all directions. These phenomena lead to substantially increase of the discharge coefficient of the Piano Key spillways.  By increasing the arced spillway angle, the discharge capacity increases. This is mainly due to the decrease of the local submergence over the outlet keys and increase of the inlet key area and modification of the overflow pattern. }, keywords = {Piano Key Spillway,Arced,Local Submergence,Discharge coefficient,Numerical Model}, title_fa = {هیدرودینامیک سه بعدی سرریزهای کلیدپیانویی انحنادار در پلان}, abstract_fa = {در این مقاله، جریان سه بعدی سطح آزاد بر روی سرریزهای کلیدپیانویی انحنادار در پلان مدل‌سازی عددی شده و منحنی‌های عملکرد هیدرولیکی این نوع سرریزها به ازای پارامترهای مختلف هندسی و هیدرولیکی تعیین شده است. الگوی سه بعدی جریان حول مدل‌های مختلف از این نوع سرریزها تعیین شده و ضمن تحلیل هیدرودینامیکی، علت تفاوت عملکرد آنها با سرریزهای کلیدپیانویی مستطیلی و ذوزنقه‌ای بحث شده است. سرریزهای کلیدپیانویی انحنادار در پلان، الزاماً دارای کلیدهای ذوزنقه‌ای شکل بوده و مزایای سرریزهای ذوزنقه‌ای را به دلیل افزایش سطح کلید ورودی و بهبود میزان تخلیه جریان دارا می‌باشند. علاوه بر آن، پلان انحنادار با حالت تحدب به داخل مخزن منجر به حذف حالت کانالیزه جریان نزدیک شونده شده و از تمامی جهات، جریان بصورت عمود بر تاج سرریز تخلیه می‌شود. دو نکته ذکر شده منجر به افزایش قابل ملاحظه ضریب دبی سرریزهای کلیدپیانویی انحنادار می‌شود. با افزایش زاویه مرکزی سرریز، به علت کاهش استغراق موضعی، افزایش سطح کلیدهای ورودی و همچنین اصلاح الگوی جریان‌های عبوری از روی کلیدهای کناری، ظرفیت آبگذری سیستم افزایش می‌یابد. }, keywords_fa = {سرریز کلید پیانویی,انحناء در پلان,استغراق موضعی,ضریب دبی,مدل عددی}, url = {https://jhyd.iha.ir/article_10176.html}, eprint = {https://jhyd.iha.ir/article_10176_aed000578bd7f739c485452bb395368e.pdf} } @article { author = {Pourahmadi, M. and Hakimzadeh, H.}, title = {» Research Note « Experimental Investigation on Local Scour around Conical and Pyramidal Piers}, journal = {Journal of Hydraulics}, volume = {9}, number = {3}, pages = {81-89}, year = {2014}, publisher = {Iranian Hydraulic Association}, issn = {2345-4237}, eissn = {2645-8063}, doi = {10.30482/jhyd.2014.10177}, abstract = {The present study was conducted to investigate the use of conical and pyramidal piers in reducing local scour risk at the bridge piers. The efficacy of different diameters on the bed and water surface (i.e. different lateral structural slopes of piers ranging from 1:60 to 1:10) with constant projected areas was studied. The experimental results for the two flow intensities (velocity of flow to critical velocity of flow) of 0.92 and 0.86 showed that the scour depth in bridges with conical or pyramidal piers decreased significantly in comparison to those with cylindrical and cubical piers. For the flow intensity of 0.92, it was found from the experimental data that by making a very mild slope (1:60) in conical piers, the absolute (maximum measured depth of scour) and relative (ratio of maximum measured depth of scour to diameter on the bed) scour depths were reduced about 15.8% and 25.1%, respectively when compared to the cylindrical one. For the same conditions in pyramidal piers, the absolute and relative scour depths were reduced about 8.9% and 18.4%, respectively, in comparison with the cubical one. In the case of other piers with steeper slopes and consequently larger diameters on the bed, in spite of considering the same criteria, the side walls and wake vortex behind the pier altered the process of experiments and therefore the reduction rat}, keywords = {Experimental Model,local scour,Variable Section,Side Wall,Wake Vortex}, title_fa = {«یادداشت تحقیقاتی» بررسی آزمایشگاهی پدیده آبشستگی در اطراف پایه‌های مخروطی و هرمی شکل}, abstract_fa = {تحقیق حاضر به بررسی اثر پایه‌های مخروطی و هرمی شکل در کاهش پدیده آبشستگی می‌پردازد. در این مقاله، اثر پایه‌هایی با قطرهای متفاوت در سطح آب و بستر (شیب‌های جانبی متفاوت بین 1:60 تا 1:10) و سطح انسداد ثابت مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج داده‌های آزمایشگاهی برای دو شدت جریان (نسبت سرعت جریان به سرعت جریان بحرانی) 92/0 و 86/0 نشان می‌دهند عمق آبشستگی در اطراف پایه‌های مخروطی و هرمی در مقایسه با پایه‌های استوانه‌ای و مکعبی کمتر است. همچنین، مشاهده شد که برای شدت جریان 92/0 با ایجاد شیب بسیار ملایمی (1:60) در پایه‌های مخروطی عمق آبشستگی مطلق (بیشترین عمق آبشستگی اندازه‌گیری شده) و نسبی (نسبت حداکثرعمق آبشستگی اندازه‌گیری شده به قطر پایه روی بستر) به ترتیب حدود 8/15% و 1/25% نسبت به پایه‌های استوانه‌ای کاهش داشتند. برای همان شرایط در مورد پایه‌های هرمی نیز عمق آبشستگی مطلق و نسبی به ترتیب حدود 9/8% و 4/18% نسبت به پایه‌های مکعبی کاهش نشان داد. ولی برای پایه‌های با شیب تندتر و قطر بیشتر بر روی بستر، علی‌رغم در نظر گرفتن معیارهای محققان مختلف، دیواره‌های جانبی و گردابه‌های برخاستگی در پشت پایه در روند آزمایش تغییر ایجاد کرده و روند کاهشی عمق آبشستگی متوقف شد.}, keywords_fa = {بررسی آزمایشگاهی,آبشستگی موضعی,مقطع متغیر,دیواره ی جانبی,گردابه‌های برخاستگی}, url = {https://jhyd.iha.ir/article_10177.html}, eprint = {https://jhyd.iha.ir/article_10177_f5c7f233596f29df4451bc08d26c0e6e.pdf} }