» Research Note « Neural Network Model for Predicting Characteristics of Convergent Hydraulic Jump in Stilling Basins with Inverse Slope

Document Type : Technical Note

Authors

1 Associate Professor, Shiraz University, Shiraz, Iran

2 M.Sc. Student, Water Engineering Department, Shiraz University, Shiraz, Iran

Abstract

In this research, Artificial Neural Network (ANN) was adapted to model the hydraulic jump length and conjugate depth of the stilling basin with convergent wall and inverse slope. More than 1682 experimental data on jump length and conjugate depth of hydraulic jumps for basins with convergent wall were used. The data was for rectangular section, with a -0.6%, -1.3%, -2% inverse slope and 2.7%, 4%, 5.3% convergent wall. In developing ANN, 15 configurations, each having different number of hidden layers and/or neurons, were investigated. The optimal models were capable of predicting jump length and conjugate depth of hydraulic jumps for a wide range of conditions. In each case, the configuration attained highest R2 value was selected as the optimal model. For stilling basin with convergent wall and inverse slope, the simplest ANN model for conjugate depth had a 6-3-1 configuration with 16 neurons in each of hidden layer and R2 =0.9974. The simplest ANN model for jump length had a 6-2-1 configuration, with 8 neuron in each of hidden layer and R2 =0.9865. The high values obtained for R2 in all cases, suggest close agreement between the ANN output and the experimental data. 

Keywords

References

البرزی م. (1380). آشنایی باشبکه­های عصبی. تهران، انتشارات دانشگاه صنعتی شریف.
اسماعیلی ورکی م.، امید م. و امید م. ح. (1384). "برآورد مشخصات پرش هیدرولیکی واگرا با استفاده ازشبکه عصبی مصنوعی"، مجله علوم کشاورزی ومنابع طبیعی 12(3)، ص‌ص. 21-32.
باقری س.، محمدی ک.،  مفتاح هلقی م. و فرسادی زاده د. (1390). "کاربرد هوش مصنوعی در تعیین عمق ثانویه پرش هیدرولیکی برای حوضچه­های آرامش با شیب معکوس وپله مثبت ومنفی"، مجموعه مقالات دهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه گیلان.
پرورش­ریزی ع.، کوچک زاده ص. و امید م. ح. (1385). "برآورد مشخصات پرش هیدرولیکی متحرک باکاربرد شبکه عصبی مصنوعی و روش تلفیقی شبکه عصبی-الگوریتم ژنتیک"، مجله علوم کشاورزی ایران، 37(1)، ص‌ص.
188- 196.
شجاعیان ز.، حسین‌زاده ع. دریائی م.، کاشفی‌پور م. و فرسادیزاده د. (1389). "پیش‌بینی خصوصیات پرش هیدرولیکی درحوضچه­های آرامش بامقاطع مستطیلی واگرا با شیب معکوس درشبکه­های آبیاری وزهکشی بااستفاده از مدل ANNs"، مقالات همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی دانشگاه شهیدچمران، اهواز.
فرهودی ج. (1372). جریان در آبراهه‌های روباز، ارومیه، دانشگاه ارومیه، ص. 326.
قبادیان، ر. و شفاعی م. (1385). "بهینه‌یابی ضریب تخلیه سرریزهای جانبی در کانال‌های آبیاری با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی"، مقالات همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی دانشگاه شهید چمران، اهواز.
منهاج م. ب. (1384). مبانی شبکه‌های عصبی، تهران، مرکز نشر دانشگاه صنعتی امیر کبیر. ص. 715.
ناصری م.، صفائیان م. و عموشاهی، م. (1386). "تعیین طول پرش هیدرولیکی روی سطوح باشیب مثبت بااستفاده از شبکه های عصبی مصنوعی". مقالات سومین کنگرة ملی مهندسی عمران دانشگاه تبریز، تبریز.
هنر ت. و پورحمزه س. (1389). "مطالعات آزمایشگاهی پرش هیدرولیکی همگرا در حوضچه آرامش"، نشریه آب و خاک دانشگاه مشهد، 24(5)، ص‌ص. 966 -973.
هنر ت. و طرازکار م. ح. (1386). "کاربرد شبکه عصبی مصنوعی درتخمین ضریب آبدهی سرریزهای جانبی"، مجله علوم کشاورزی ومنابع طبیعی، 14(6)، ص‌ص 195-202.
Abrishami J. and Saneie M. (1994). "Hydraulic jump in adverse basin slopes", Iranian Journal Water Research Engineering. 2(1), pp. 51- 63.
Chanson H. and Montes S. (1995). "Characteristics of undular hydraulic jump: experiments apparatus and flow patters", Journal of Hydraulic Engineering, 121(2), pp. 129-144.
 
Ippen A. T. (1951). "Mechanics of supercritical flow", Transactions ASCE. 116, pp. 268-295.
Khadar M.H.A. and Rajagopal S. (1972). "Hydraulic jump in adverse channel slopes", Irrigation and Power. 29, pp. 77-82.
Shaya H. and Sabalani S. (1998). "Artificial neural networks for non-iterative calculation of frictiont in pipe flow", Comp. and Electronics Journal in Agricultural, 21(3), pp. 219-228. 
Stevens J.C. (1944). "Discussion of the paper by Kindsvater,  hydraulic jump in sloping channels", Transactions ASCE. 109, pp. 1120-1154.

Files

History

  • Receive Date: 08 June 2015
  • Accept Date: 08 June 2015

Share

How to cite

Statistics