انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-42377220120822Applying Turbulent Flow Characteristics to the Multi-Phase MPS Methodاعمال خصوصیات جریانهای آشفته در روش MPS چند فازی1111575010.30482/jhyd.2013.15750FAسمینا شیرازپوردانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیرمرتضی کلاهدوزاناستادیار دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیرJournal Article20110703The purpose of this paper is to put forward a new method of Multi-phase Moving Particle Semi-implicit (MP-MPS) for solving continuity and momentum equations of viscous fluid flow. MP-MPS is a Lagrangian meshless method that solves the governing differential equations of gas, fluid and solid phases, simultaneously. This method has many applications in problems of free surface flow which is due to their complex conditions and non-linear equations. Among these complexities is the need to consider the effect of turbulence. Until now, MPS method has been used widely for inviscid fluids or those with constant eddy viscosity. In this paper, the effect of turbulence closure model is investigated using Prandtl’s mixing-length theory. The enhancement of MPS model in estimating free surface flow considering the effect of turbulence is demonstrated through comparing its results with those of fluid with constant eddy viscosity and inviscid fluid for a typical dam break problem. The results obtained from the developed model show that determination of eddy viscosity of each particle in each time step based on their location and velocity is important and has a major effect on the final hydrodynamic parameters computations. In addition, results obtained through the improvement made in the numerical model have a good degree of similarity with those obtained through experiments. Also, the results indicate that applying the turbulence nature of the flow helps in obtaining a more stable solution and therefore in this case, the type of Kernel function used in MPS method has no significant effect on its stability. - محاسبات مربوط به جریان با حل معادلههای مومنتم و پیوستگی انجام میشود. یکی از روشهای حل این معادلهها در مسائل با سطح آزاد متحرک به دلیل شرایط پیچیده و امکان برخورد سطوح آزاد با یکدیگر روش MPS چند فازی است. این روش یک روش لاگرانژی است که ابری از ذرات جایگزین شبکه محاسباتی میشوند و در حالت چند فازی معادلههای حاکم بر چند فاز گاز، مایع و جامد به صورت همزمان حل میشوند. در این مقاله اثر اعمال آشفتگی با مدل صفر معادلهای در روش MPS مطالعه شده است. نتایج حاصل از این تحقیق حاکی از افزایش پایداری روش و بهبود برآورد سطح آزاد در مسأله شکست سد در مقایسه با حالت غیرلزج و با لزجت گردابهای ثابت است. همچنین ارتقای مدل بوسیله اعمال مدلهای آشفتگی در مدل چند فازی نشاندهنده عدم تأثیر نوع تابع کرنل مورد استفاده در حل معادلات مومنتم و پیوستگی بر روی پایداری روش میباشد.انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-42377220120822Armoring Effect on Local Scouring around the Bridge Pier under Unsteady Flow Condition (Part 2)بررسی تأثیر لایه سپری بر آبشستگی پایه پل تحت اثر جریان غیردائمی (بخش دوم)13261575110.30482/jhyd.2013.15751FAعبدالرضا کبیری سامانیدانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان0000-0002-5984-3892Journal Article20110703In this study armoring effect on local scouring under unsteady flow condition was investigated based on model experimentation. To obtain unsteady flow condition, ten different triangular hydrographs were considered. Experiments were performed in an 8.5 m long and 0.405 m wide laboratory-scaled flume. The bed materials were overlain by a thin armor layer of coarser sediment. Different combinations of uniform bed-armor layers were employed. Three circular piers of 22, 33 and 42 mm diameters were used. For each experiment the armor-layer thickness was maintained at 3d<sub>a</sub> (d<sub>a,</sub> is the armor-layer material mean size). The approaching flow velocity is restricted to the clear water scour condition with respect to the armor layer particles (u<sub>*</sub>/u<sub>*ca</sub>=0.8, where u<sub>*</sub> is the flow shear velocity, and u<sub>*ca</sub> is the critical shear velocity of the armor-layer particles estimated based on the Shields’ diagram). Results indicated that the equilibrium scour depth is independent of the hydrograph shape. In addition, increasing the hydrograph base time does not affect the scouring hole formed downstream of the pier. Observations showed that the effect of n hydrographs with the same base time of T is almost identical to that of a continuous hydrograph with the base time of nT.در تحقیق حاضر، به مطالعه آزمایشگاهی اثر جریان غیر دائمی بر آبشستگی موضعی در بسترهای سپری پرداخته شده است. آزمایشها در شرایط جریان غیر دائمی و هیدروگرافهای مختلف (10 حالت مختلف از هیدروگرافهای مثلثی) ترتیب داده شد. این آزمایشها درکانالی به طول 5/8 متر با مقطع مستطیلی به عرض 405/0 متر انجام گرفت. ناحیه آزمایش به وسیله دو لایه مصالح یکنواخت بستر و سپر پر شد. ترکیبهای مختلفی از مصالح سپر و بستر بررسی شد. در این تحقیق از سه پایة استوانهای به قطرهای 42، 33 و 22 میلیمتر استفاده شد. ضخامت لایة سپری 3 برابر قطر متوسط مصالح سپر انتخاب گردید. سرعت جریان یکنواخت بهگونهای انتخاب شد که شرایط برای آبشستگی آب زلال در لایه سپر فراهم شود. برای این منظور، u<sub>*</sub>/u<sub>*ca</sub>=0.8 انتخاب شد که u<sub>*</sub> سرعت برشی جریان و u<sub>*ca</sub> سرعت برشی بحرانی مصالح لایة سپری بر اساس دیاگرام شیلدز است. بررسیها نشان داد که در هیدروگرافهای مثلثی و بسترهای پوشیده شده با لایه نازکی از ذرات سپر، عمق فرسایش مستقل از شکل هیدروگراف است و از سویی دیگر افزایش زمان پایه هیدروگراف، تأثیر ناچیزی بر پیشروی ناحیه فرسایش در جلو پایه دارد. از مجموع مشاهدات و نتایج میتوان دریافت که یک هیدروگراف مثلثی، با زمان پایه T با n تکرار اثری تقریباً معادل با یک هیدروگراف یکپارچه، با زمان پایه nT دارد.انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-42377220120822Optimal Flood Control with Combination of Rockfill Detention Dams and Leveesکنترل بهینه سیلاب با ترکیب سدهای تأخیری پارهسنگی و خاکریزساحلی27451575310.30482/jhyd.2013.15753FAجواد سروریاندانشجوی دکتری سازههای آبی، دانشگاه تربیت مدرسجمال محمد ولی سامانیاستاد گروه سازههای آبی، دانشگاه تربیت مدرسحسین محمد ولی سامانیاستاد گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهوازJournal Article20110703When the river flow rate is larger than the capacity of the river, the adjacent areas are prone to flooding. Structural methods of flood control usually are used to reduce flood hydrograph peak. Rockfill dam is a type of structural methods that controls the flood. Levee, with no effective change in the flood peak, is another structure that controls flood . Simultaneous use of rockfill dams and levees will reduce the severity and power of flood and prevent flooding of the low lands adjacent to the river. In this way, the final options for flood control will be selected with more flexibility. The important point about dilatory flood control measures is suitable selection of their position. Depending on the topography and other environmental factors, location and design of rockfill dams and design of levees will be different. Accordingly, any kinds of proper design of these two methods can be effective in flood relief projects. Obviously, this combination is not the best with respect to the hydraulic and economic limitations. The purpose of this paper is to introduce a method in which the most appropriate design and location of dams and the most proper design for the levees in the residential area is taken into account. Other restrictions such as movement of the flood, total minimum cost of construction of dams and levees is also considered in this study. Reaching this goal requires a combination of basin simulation model with a nonlinear optimizer model, such as genetic algorithms.چنانچه میزان جریان آب رودخانه بیش از ظرفیت آبگذری مقطع اصلی رودخانه باشد، مناطق همجوار رودخانه در معرض سیلاب قرار میگیرند. روشهای سازهای کنترل سیلاب، معمولاً بهمنظور کاهش دبی اوج و یا جلوگیری از سیلبردگی بهکار برده میشوند. سد پارهسنگی یک روش سازهای کنترل سیل است که بخشی از جریان سیلابی در مخزن آن ذخیره شده و با گذشت زمان به تدریج و با دبی کمتری از میان بدنه سد تخلیه میشود. خاکریزساحلی نیز به عنوان یک روش سازهای کنترل سیل، بدون تغییر مؤثر در دبی اوج سیلاب، باعث جلوگیری از سیلبردگی میشود. در صورتی که طرح کنترل سیلاب با مشارکت این دو روش انجام شود، علاوه بر کاهش قدرت و شدت سیلاب و جلوگیری از آبگرفتگی زمینهای اطراف رودخانه، گزینه نهایی کنترل سیلاب با انعطافپذیری بیشتری انتخاب خواهد شد. نکته مهم در رابطه با اقدامهای تأخیری کنترل سیل، انتخاب درست موقعیت آنها در سطح حوضه میباشد. بسته به عوامل توپوگرافی و دیگر عوامل محیطی، مکان احداث سدهای پارهسنگی و همچنین طراحی این سدها و خاکریزساحلی متفاوت بوده و بر این اساس هر چینش و طراحی دلخواه از این دو روش سازهای میتواند در تسکین سیلاب مؤثر واقع شود. بدیهی است ترکیب مذکور نه تنها از نظر هیدرولیکی بلکه از نظر اقتصادی نیز نمیتواند بهترین ترکیب ممکن باشد. هدف از این تحقیق، معرفی روشی است که در آن مناسبترین طراحی ترکیبی از چینش سدهای پارهسنگی درون حوضه همراه با خاکریزساحلی در محدوده مسکونی پاییندست حوضه را ارائه نماید؛ بهطوری که با در نظر گرفتن محدودیتهای حاکم بر حرکت سیلاب، مجموع هزینه ساخت سدها و احداث خاکریزساحلی حداقل مقدار ممکن شود. رسیدن به هدف فوق نیازمند ترکیب مدل شبیهساز حوضه با یک مدل بهینهساز غیرخطی مانند الگوریتم ژنتیک میباشد که در این مقاله به آن پرداخته شده است. انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-42377220120822Study of the Bed Shear Stress Distribution around River Structures using Three Ports Preston Tubeمطالعه توزیع تنش برشی بستر پیرامون سازههای رودخانهای با استفاده از پرستون سهلوله47621579310.30482/jhyd.2013.15793FAاکبر صفرزادهاستادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه محقق اردبیلی0000-0003-4515-2078سید علی اکبر صالحی نیشابوریاستاد سازههای هیدرولیکی، پژوهشکده مهندسی آب، دانشگاه تربیت مدرسJournal Article20110705In this paper available techniques of the bed shear stress measurement was reviewed and the three tube device, an efficient instrument with 85 Hz measuring frequency, was developed to measure the local bed shear stress around the river structures. The main advantage of the developed instrument is that it is not necessary to align the measuring ports in the local flow direction. Distribution of the bed shear stress around a single straight groyne in a flat and immovable bed has been measured using the three ports instrument. The maximum bed shear stress amplification at the groyne head, bed shear stress pattern along the outer side of the shear layer, distribution and general amplification and the zone where the scouring process initiates at the upstream of the groyne due to the general bed shear stress amplification were extracted. The measured data agrees well with the available experimental results and with the accurate numerical simulations as well.در تحقیق حاضر ضمن مرور روشهای موجود، ابزاری کارامد به نام ابزار سهلوله با فرکانس اندازهگیری 85 هرتز، برای اندازهگیری تنش برشی بستر پیرامون سازههای رودخانهای طراحی و ساخته شده است. مزیت اصلی این روش نیاز نداشتن به استقرار حسگر در امتداد جریان موضعی است. این ابزار برای اندازهگیری توزیع دقیق تنش برشی بستر پیرامون تک آبشکن مستقیم در بستر تخت و صلب استفاده شده و نتایج حاصل از آن با نتایج تحقیقات موجود مقایسه شده است. بیشینه تشدید تنش برشی موضعی بستر در محدودة دماغه، الگوی توزیع در امتداد بخش بیرونی لایة برشی، نحوة توزیع و میزان تشدید تنش عمومی در مجرای اصلی کانال و همچنین محدوده شروع آبشستگی در جریان نزدیک شوندة ناشی از تشدید عمومی تنش برشی، همخوانی بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی موجود و همچنین شبیهسازیهای دقیق عددی دارد. انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-423772201208222-D Adaptive Weighting in Collocated Discrete Least Square Meshless Methodوزندهی تطبیقی دوبعدی در روش بدون شبکه حداقل مربعات گسسته همپوش63761579510.30482/jhyd.2013.15795FAسیما کریمیدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایرانمحسن لشکربلوکدانشجوی دکتری، دانشگاه علم و صنعت ایرانابراهیم جباریدانشیار، دانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20110705<span>Adaptive analysis is an important research subject in numerical methods. </span><span class="hps"><span>In</span></span><span> <span class="hps">recent decades</span>, many <span class="hps">research activities</span> <span class="hps">in</span> <span class="hps">this</span> <span class="hps">field</span> <span class="hps">have been</span></span><span> performed. </span><span class="hps"><span>The ultimate goal</span></span><span> <span class="hps">of</span> <span class="hps">this</span> <span class="hps">analysis</span> is <span class="hps">to obtain the</span> <span class="hps">numerical solution</span> <span class="hps">with</span> <span class="hps">the desired accuracy</span> <span class="hps">and minimum</span> <span class="hps">computational</span> <span class="hps">cost</span>. <span class="hps">The</span> adaptive refinement <span class="hps">process</span> <span class="hps">consists of</span> <span class="hps">two main sections</span>: the first one is </span><span>error</span><span> estimation and the second one is refinement procedure.<span class="hps"> One</span> <span class="hps">of the benefits of</span> <span class="hps">Meshless </span>techniques<span class="hps"> is</span> network <span class="hps">flexibility</span> <span class="hps">in the</span> <span class="hps">adaptive refinement</span> <span class="hps">process</span>.<span class="hps"> Common</span> <span class="hps">methods</span> <span class="hps">in refinement</span> <span class="hps">include</span> <span class="hps">moving</span> <span class="hps">and</span> <span class="hps">adding</span> the <span class="hps">new</span> <span class="hps">nodes</span>.<span class="hps"> This paper presents a</span> <span class="hps">low-</span>cost <span class="hps">technique</span> <span class="hps">called</span> <span class="hps">adaptive</span> <span class="hps">weighing</span> <span class="hps">to raise the</span> <span class="hps">accuracy of the</span> <span class="hps">answers</span> <span class="hps">on</span> <span class="hps">the Meshless </span></span><span>Collocation Discrete Least Square</span><span class="hps"><span> (CDLS)</span></span><span>. In the presented method, <span class="hps">the remains are employed in order to estimate</span> <span class="hps">error</span> <span class="hps">and</span> also used in <span class="hps">definition of</span> <span class="hps">weighting</span> <span class="hps">function.</span></span>تحلیل تطبیقی یکی از مطالعات مهم در زمینه روشهای عددی است. در چند دهه اخیر فعالیتهای پژوهشی متعددی در این حوزه انجام شده است. هدف نهایی از این تحلیلها، به دست آوردن حل عددی با دقت مطلوب و کمترین هزینة محاسباتی است. هر فرایند تظریف تطبیقی شامل دو بخش اصلی است: بخش اول برآورد کنندة خطا و دیگری ابزاری برای فرایند تظریف میباشد. یکی از مزایای روشهای بدون شبکه، انعطافپذیری آنها در فرایندهای تظریف تطبیقی است. روشهای معمول در تظریف، شامل جابجایی نقاط و اضافه کردن نقاط جدید است. در این مقاله یک روش کم هزینه به نام وزندهی تطبیقی به منظور بالا بردن دقت جوابها در روش بدون شبکه حداقل مربعات گسسته همپوش (CDLS) ارائه شده است. در روش ارائه شده باقیماندهها بهعنوان برآورد کنندة خطا به کارگرفته شده و از آنها در تعریف تابع وزن استفاده شده است. انجمن هیدرولیک ایراننشریه هیدرولیک2345-42377220120822» Research Note «
Hydraulic Flow Characteristics in Rotating Flume using the Acoustic Doppler Velocimeter (ADV)«یادداشت تحقیقاتی» بررسی خصوصیات هیدرولیکی جریان در فلوم دوار با استفاده از سرعتسنج صوتی (ADV)77851579610.30482/jhyd.2013.15796FAمیلاد خواستار بروجنیدانشجوی کارشناسی ارشد سازههای آبی دانشگاه فردوسی مشهدحسین صمدی بروجنیاستادیار گروه مهندسی آب و رئیس مرکز تحقیقات منابع آب دانشگاه شهرکردJournal Article20110705The annular flumes have been used to study the cohesive sediment transport and secondary flows. This research was carried out in an annular flume located at the hydraulics laboratory of Shahrekord University to study the flow and shear stress distribution. The results of velocity measurements by Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) showed that the shear stress distribution at the flume cross section was almost uniform for the relative rotational speed of the upper ring to the flume equal to 1.1. It was also found that the flume velocity profile was in good agreement with logarithmic relationship.فلوم دوار ابزار مفیدی برای مطالعة رسوبهای چسبنده است، اما خطاهای ناشی از جریانهای ثانویه باید در آن مورد توجه و مطالعه قرار گیرد. پژوهش حاضر در فلوم دوار آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهرکرد برای بررسی توزیع تنشبرشی انجام شد. نتایج اندازهگیری سرعت با استفاده از سرعتسنج صوتی نشان داد که اگر نسبت سرعت چرخش حلقة بالایی به سرعت چرخش فلوم برابر 1/1 باشد، توزیع تنشبرشی در عرض فلوم تقریباً یکنواخت است و مشخص شد که پروفیل سرعت در فلوم دوار در حد قابل قبولی شبیه به رابطة لگاریتمی سرعت است.