ﻣﺪل‌ﺳﺎزی ﻋﺪدی آبﺷﺴﺘﮕﯽ در ﻣﺤﻞ ﺗﻨﮓﺷﺪﮔﯽ ﮐﻮﻟﻪ ﭘﻞ

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد عمران آب، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 استاد دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﭘﯿﺸﺮﻓﺖ روز اﻓﺰون ﻗﺪرت راﯾﺎﻧﻪﻫﺎ و ﺗﻮﺳﻌﻪ ﻣﺪلﻫﺎی ﻋﺪدی ﺗﻮاﻧﻤﻨﺪ ﮐﻪ ﻗﺎدر ﺑﻪ ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزی ﺟﺮﯾﺎن و اﻧﺘﻘﺎل ‫رﺳﻮب ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺳﻪ‌بعدی ﻣﯽﺑﺎﺷﻨﺪ، اﻓﻖ ﺟﺪﯾﺪی در ﻧﺤﻮه ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت ﺑﺮای ﻣﻬﻨﺪﺳان ﮔﺸﻮده ﺷـﺪه اﺳـﺖ. ﻫﺪف اﯾﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﻣﺪل‌ﺳﺎزی ﻋﺪدی ﺳﻪ‌بعدی ﺟﺮﯾﺎن و رﺳﻮب در ﻣﺤﻞ ﺗﻨﮓﺷﺪﮔﯽ ﯾﮏ ﭘـﻞ ﺑـﻪ ﻣﻨﻈـﻮر ﻣﺤﺎﺳـﺒﻪ آبﺷﺴـﺘﮕﯽ در ‫اﻃﺮاف ﮐﻮﻟﻪﻫﺎ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﺑﺮای اﯾﻦ ﻣﻨﻈﻮر ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﻗﺎﺑﻠﯿﺖﻫﺎی زﯾﺎد ﻣﺪل ﻋﺪدی SSIIM2، اﯾﻦ ﻣﺪل اﻧﺘﺨﺎب و از آن اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ. در ‫ﺗﺤﻘﯿﻖ ﺣﺎﺿﺮ، اﯾﻦ ﻣﺪل در ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزی ﺗﻨﮓﺷﺪﮔﯽ در اﺛﺮ ﻗﺮارﮔﯿﺮی ﮐﻮﻟﻪ ﭘﻞ در ﺑﺴﺘﺮ ﺻﻠﺐ و ﻓﺮﺳﺎﯾﺶﭘﺬﯾﺮ ﺑﮑﺎر ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷـﺪه و ﺑـﺎ ‫ﻧﺘﺎﯾﺞ آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ شده اﺳﺖ. نتایج نشان داد دقت مدل عددی در پیش بینی تراز سطح آب و توزیع سرعت خوب است، ولی هر مقدار اختلال در جریان اطراف کوله به علت بالارفتن دبی یا افزایش طول کوله زیاد شود، خطای مدل عددی نیز افزایش می‌یابد. مدل عددی برای ﺗﻐﯿﯿـﺮات ﺑﺴـﺘﺮ و ‫ﻋﻤﻖ آبﺷﺴﺘﮕﯽ اطراف کوله نیز بررسی شد و نتایج نشان داد ﻣﺪل عددی ﺗﻐﯿﯿﺮات ﺑﺴﺘﺮ را در ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺑﺎ ﻣﺪل آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﺑﻪ ﺧﻮﺑﯽ پیش‌بینی کرده و ﻣﺤﻞ ﺣﺪاﮐﺜﺮ ﻋﻤﻖ آبشستگی را به درستی ﺗﻌﯿﯿﻦ ﻣﯽﮐﻨﺪ. وﻟﯽ ﻋﻤﻖ ﺣﻔﺮه آبشستگی در مسأله مورد بررسی در ﺣﺪود 16% از ﻧﺘﺎﯾﺞ آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ کمتر بدست آمد. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻله، دﻗـﺖ ﻣـﺪل ﻋـﺪدی ﻣـﺬﮐﻮر ﺑـﺮای ﻣﺪل‌ﺳﺎزی ‫ﺗﻨﮓﺷﺪﮔﯽ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﯾﮑﯽ از ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ رودﺧﺎﻧﻪ ﻣﺸﺨﺺ ﺷﺪه اﺳﺖ.

کلیدواژه‌ها


کلانتری سید سجاد (1385). مطالعه آزمایشگاهی شرایط جریان در یک تنگ شدگی، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده عمران دانشگاه صنعتی امیر کبیر.

هادیان محمد رضا و زراتی امیر رضا (1388). مدل‌های عددی آب‌های کم عمق و کاربرد آنها در مهندسی رودخانه و سواحل، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ص. 311.

Ballos, C. V. and Sakkas, J. G. (1987). “1-D dam-break flood-wave propagation on dry bed”, ASCE, J. Hydr. Eng.,Vol. 113, No.12, pp. 1510-1524.

Biglari B. and Sturm T. W. (1998). “Numerical modeling of flow around bridge abutments in compound channels”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 124, No. 2, pp. 156-164.

Demuren, A. O. (1991). “Development of a mathematical model for sediment transport in meandering rivers”, Rep. No. 693, Inst. for Hydromechanics, University of Karlsruhe, Karlsruhe, Germany. 

Giri, S., Shimizu, Y., and Surajate B. (2004). “Laboratory measurement and numerical simulation of flow and turbulence in a meandering-like flume with spurs”, J. Flow Measurement and Instrumentation, 15, pp. 301-309.

Haltigin W., Biron P. and Lapointe M. (2007). “Predicting equilibrium scour-hole geometry near angled stream deflectors using a three-dimensional numerical flow model”, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 133, No. 8, pp. 983-988

Huang, J. C., Weber, L. J. and Lai, Y. G. (2002). “Three-dimensional numerical study of flows in open channel junctions”, J. Hydr. Eng. ASCE,Vol. 128, No. 3, pp. 268–280.

Jin, Y. C., and Steffler, P. M. (1993). “Predicting flow in curved open channels by depth-averaged method”, J. Hydr. Eng. ASCE.,Vol. 119, No. 1, pp. 109-124.

Kuipers, J., and Vreugdenhil, C. B. (1973). “Calculation of two dimensional horizontal flow”, Report S163, part 1, Delft Hydraulics Lab.,Delft, the Netherlands.

Majumdar, S., Rodi, W., and Zhu, J. (1992). “Three-dimensional finite volume method for incompressible flows with complex boundaries”, J. Fluids Engrg.,Vol. 114, pp. 496–503. 

Miglio, S. Perotto, F. Saleri (2005). “Model coupling techniques for free-surface flow problems: Part I”, Nonlinear Analysis 63, e1885 – e1896. 

Olsen, N.R.B and Stokseth, S. (1995). “Three-dimensional numerical modeling of water flow in a river with large bed roughness”, J. Hydraul. Res. IAHR,Vol. 33, No. 4, pp. 571–581.

Olsen, N. R. B. and Kjellesvig, H. M. (1998). “Three-dimensional numerical flow modeling for estimation of maximum local scour depth”, Journal of Hydraulic Research, No. 4, pp. 579-590.

Olsen, N.R.B. (2004). SSIIM Users’ Manual. The Norwegian University of Science and Technology.

Schlichting and Gersten, (2000). Boundary layer theory, Springer, 8th Edition, p. 799.

Szykiewicz, R. (1995). “Method to solve 1D unsteady transport and flow equations”, ASCE, J. Hydr. Eng., Vol. 121, No. 5, pp. 396-403. 

van Rijn, L.C. (1984). “Sediment transport, part ii: suspended load transport”, J. Hydr. Eng. ASCE.,Vol. 110, No. 11, pp. 1613-1641.

van Rijn, L. C. (1987). “Mathematical modeling of morphological processes in the case of suspended sediment transport”, Delft Hydr. Communication, No. 382, Delft, the Netherland.

Wang, S. S.-Y., and Adeff, S. E. (1986). “Three-dimensional modeling of river sedimentation processes”, Proc., 3rd Int. Symp. on River Sedimentation,University of Mississippi. 

Wong, M. (2006). “One-dimensional modeling of bed evoluation in gravel bed river subject to cycled flood hydrograph”, J. Geophysical Res.,Vol. 111, No. F3, F03018.

Yang Fang-li, Zhang Xiao-feng and Tan Guang-ming (2007) “One- and two-imensional coupled hydrodynamics model for dam break flow”, Journal of Hydrodynamics, Ser. B, 19(6), pp. 769-775.

 Yakhot, V. and Smith, L.M. (1992) “The renormalization group, the expansion, and
derivation of turbulence models”, J. Sci. Comput., Vol. 7, No. 35, pp. 35-61.

Patankar, S. V. (1980). Numerical heat transfer and fluid flow, Hemisphere, New York.

Zarrati, A. R., Tamai, N. and Jin, Y. C. (2005). “Mathematical modeling of meandering channels with a generalized depth averaged model”, ASCE, J. Hydr. Eng., Vol. 131, No. 6, pp. 467-475.