نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

مدل‌سازی عددی عملکرد دریچه نیم‌دایره‌ای دوار در کانال ذوزنقه‌ای با شرایط جریان آزاد

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
1 گروه مهندسی آب دانشگاه لرستان
2 گروه مهندسی آب، دانشگاه لرستان
3 گروه مهندسی عمران دانشگاه مراغه
چکیده
با توجه به کاربرد گسترده کانال‌های ذوزنقه‌ای در شبکه‌های انتقال و توزیع آب، هدف این پژوهش بررسی عملکرد هیدرولیکی دریچه نیم‌دایره‌ای دوار نصب‌شده در یک کانال ذوزنقه‌ای با استفاده از نرم‌افزار FLOW-3D است. مدل‌سازی عددی بر اساس داده‌های آزمایشگاهی برای کانالی با سه شیب دیواره جانبی و سه طول تبدیل تدریجی در محل اتصال کانال به دریچه انجام شد. در این مطالعه، اثر زاویه بازشدگی دریچه، طول تبدیل تدریجی، شیب دیواره جانبی و دبی جریان بر پروفیل سطح آب، منحنی دبی–اشل و افت کل انرژی بررسی شد. مقایسه مدل‌های آشفتگی نشان داد که مدل RNG در مقایسه با مدل‌های LES و K-ε، با خطایی کمتر از ۱۰ درصد، دقت بیشتری در پیش‌بینی پروفیل سطح آب دارد. نتایج همچنین نشان داد که شیب دیواره جانبی مهم‌ترین پارامتر مؤثر بر رفتار هیدرولیکی جریان است و میزان تأثیر طول تبدیل تدریجی به شیب دیواره جانبی وابسته است؛ به‌گونه‌ای که در کانال‌هایی با شیب جانبی بیشتر، افزایش طول تبدیل تأثیر قابل‌توجهی بر پارامترهای هیدرولیکی ندارد. منحنی دبی–اشل نیز بیانگر تغییر رفتار هیدرولیکی جریان در محدوده زاویه بازشدگی ۶۰ تا ۶۵ درجه است. علاوه بر این، نتایج تحلیل آماری نشان داد که مدل عددی توانسته است منحنی دبی–اشل و افت کل انرژی را با دقتی بیش از ۹۰ درصد شبیه‌سازی کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Bijankhan, M., Ferro, V. & Kouchakzadeh, E. (2013). New stage-discharge relationships for radial gates. J Hydraul Eng., 139(5), 378–387.
Cassan, L. & Belaud, G. (2012). Experimental and numerical investigation of flow under sluice gates. J Hydraul Eng., 138(4), 367–373.
Ebrahimian, S., Hajikandi, H., Shafaei Bajestaj, M., Jamali, S. & Asadi, E. (2019). Investigation of the effect of trapezoidal canal side slope on bed shear stress and hydraulic jump characteristics using Flow-3D model. Iran Water Res. J., 13(4), 103-112. (In Persian)
Ferro, V. (2001).  Simultaneous flow over and under a gate- Closure. J. Irrig. Drain. Eng., 127(5), 326-328.
Hashem, T,. Mohammed, A.Y. & Alfatlawi, T.J. (2024). Hydraulic characteristics of labyrinth sluice gate. Flow Measurement and Instrumentation, 96, 102556. https://doi.org /10.1016/ j.flowmeasinst. 2024.102556.
Heidari, M.M., Karami, S. & Adib Rad, M.H.(2020). Investigation of Free Flow under the Radial Gate with the Sill. J. Civ. Env. Eng., 50(3), 9-19. (In Persian)
Kheiraie, M., Yonesi, H.A., Shahinejad, B., Torabipodeh, H. & Marashi, A. (2026). Laboratory Study of the Application of Semi-circular Rotary Gates in Rectangular Canals under Submerged Flow Conditions. Water Supply, 26(6), 486-503.
karamdokht Behbahani, M., Sajjadi, S.M. & Ahadiyan, J. (2024). Hydraulic Investigation of The Flow Through Multiple Rectangular Lopac Gate Valves In Free Flow And Submerged Mode By Flow3D Software. Iranian. J. Irrig. Water Eng., 56(4), 19-32. (In Persian)
Kim, D.G. (2007). Numerical Analysis of Free Flow Past a Sluice Gate, J Civil Eng., 11(2), 127-132.
Liu, Y., Hao, C., Zhang X., Yu, H., Sun, Y., Yin, Z., & Li, X. (2025). Sluice gate flow model considering section contraction, velocity uniformity, and energy loss. J Hydrology, 656, 133020, https://doi.org/ 10.1016/j.jhydrol.2025.133020.
Marashi, A. (2019). Hydraulics of butterfly gates:Specifications and criteria for open canal applications, PhD Thesis, University of Lorestan. (In Persian)
Moghtaderi, A. & Valizadegan, E. (2021). Investigation of the hydraulic characteristics of flap gates at the end of trapezoidal canals. J Water Soil Sci., 25(2), 107–118. (In Persian)
Seyedzadeh, A., Yasi, M. & Farhoudi, J. (2024). Investigating the flow through parallel sluice gates on a broad-crested weir. Flow Measurement and Instrumentation, 99. 102679, https://doi.org/ 10.1016/j.flowmeasinst.2024.102679.
Guo, X., Guo, Y., Wang, T., Fu, H. & Li, J. (2021). Study and application of discharge calibration for submerged radial gates. Flow Measurement and Instrumentation, 78, 101912, https://doi.org/10. 1016/j.flowmeasinst.2021.101912.

  • تاریخ دریافت 08 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 09 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 21 تیر 1405