شبیه سازی عددی تاثیر همگرایی دیواره ‌های شوت بر شکل‌گیری امواج عرضی در سیستم‌های تخلیه سیلاب

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد رشته آب و سازه های هیدرولیکی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

2 گروه سازه، زلزله و سازه های هیدرولیکی، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

چکیده

برخورد جریان با پایه‌های روی سرریز باعث شکل‌گیری امواج دم خروسی و توسعه امواج عرضی در طول سیستم تخلیه سیلاب می‌شود. ازاین‌رو دستیابی به اطلاعات مربوط به ارتفاع و محل تشکیل این امواج در طراحی دیواره‌های سرریز بسیار پرکاربرد می‌باشد. از طرفی در بسیاری از طرح‌ها برای کاهش هزینه‌های اجرا ازجمله هزینه‌های حفاری و بتن‌ریزی سعی می‌شود تا شوت به ‌صورت همگرا طراحی گردد و این همگرایی در بسیاری از مواقع موجب به وجود آمدن جریان‌های عرضی شده که باعث افزایش عمق آب می‌گردد. بنابراین تحقیق و بررسی در مورد تأثیر زوایای همگرایی سرریز بر عمق و محل تشکیل امواج ضروری به نظر می‌رسد. در این تحقیق، از نرم‌افزار Flow3D برای مدل‌سازی سه‌بعدی سرریز سد خیرآباد و بررسی تأثیر همگرایی دیواره‌های شوت بر شکل‌گیری و توسعه امواج عرضی استفاده شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که با افزایش دبی ورودی سرریز و همچنین زاویه همگرایی سرریز، ارتفاع این امواج افزایش می‌یابد و در برخی موارد به ازای یک دبی ثابت ارتفاع موج به بیش از دو برابر عمق متوسط جریان در مقطع موردبررسی خواهد رسید. نتایج شبیه‌سازی به ازای یک همگرایی معین نشان داد با افزایش دبی نسبت بیشینه ارتفاع موج به عمق متوسط جریان در همان نقطه، کمتر خواهد شد. به‌عبارت‌دیگر در دبی‌های پایین‌تر موج عرضی بلندتری نسبت به عمق متوسط تشکیل خواهد شد. همچنین نتایج تحقیق نشان داد با افزایش زاویه همگرایی شوت، علیرغم افزایش ارتفاع امواج شکل‌گرفته، محل شکل‌گیری امواج با حداکثر ارتفاع به سمت بالادست شوت منتقل می‌شود.

کلیدواژه‌ها


Chai, T. and Draxler, R. R. (2014). Root mean square error (RMSE) or mean absolute error (MAE)–Arguments against avoiding RMSE in the literature. Geoscientific model development, 7(3), 1247-1250.
Doctors, L. J. and University of New South Wales. (2007). A numerical study of the resistance of transom-stern monohulls. Ship Technology Research. 54(3), 134-144.
Flow3D, Help, Ver. 11.0.4, Flow Science Inc.
Ghadimi, P., Dashtimanesh, A., Zamanian, R., Feizi Chekab, M.A. and Mirhosseini, S.H.R. (2015). Rooster tail depression by originating a modified transom stern form using a Reynolds averaged Navier Stokes solver. Sc. Iran.Trans. B Mech. Eng 22.3 765-777.
Iran Water Reasearch Institute. (2012). The final report of Khairabad dam hydraulic tests, Iran Ministry of Energy. (in Persian)
Kavianpour, M., Mousavi mehr, S., Mokhtarpour, A., Roshan, R. (2013). Investigating the pier Effect on rooster tail Structure Profiles on gated chute spillway. Seventh National Congress on Civil Engineering. (in Persion)
Maki, K. J., Doctors, L. J., Beck, R. F., & Troesch, A. W. (2006). Transom-stern flow for high-speed craft. Australian Journal of Mechanical Engineering, 3(2), 191-199.
Mousavi Mehr, M., Kavianpour, M., Mokhtarpour, A. (2014). Investigation of the waves caused by the pier on the gated spillway. journal of Hydraulic. 8(2), 1-18. (in Persion)
Pagliara, S., Kurdistani, S. M. and Palermo, M. (2012). Effects of vertical deflectors on  rooster tail geometry. In 2nd IAHR European Congress. Technische Universität München- Lehrstuhl für Wasserbau und Wasserwirtschaft Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt.
Pagliara, S., Kurdistani, S. M. and Roshni, T. (2011). Rooster tail wave hydraulics of chutes.  Journal of Hydraulic Engineering, 137(9), 1085-1088.
Rajaratnam, N. (1990). Skimming flow in stepped spillways. Journal of Hydraulic Engineering. 116(4), 587-591.
Reinauer, R. and Hager, W. H. (1997). Pier waves in sloping chutes. Int. J. Hydropower   Dams. 4(3), 100-103.
Reinauer, R. and Hager, W. H. (1994). Supercritical flow behind chute piers. Journal of  Hydraulic Engineering. 120(11), 1292-1308.
Sheng, C., Jian, Z., Ming, H. and Hazrati, A. (2013). Experimental study on water-wing  characteristics induced by piers in flood drainage culverts. Scientia Iranic.Transaction A,  Civil Engineering, 20(5), 1320.
Wu, J. H., Cai, C. G., Ji, W., Ruan, S. P. and Luo, C. (2005). Experimental study on cavitation and water-wing for middle-piers of discharge tunnels. Journal of Hydrodynamics, Series B, 17(4), 429-437.
Wu, J. H. and Yan, Z. M. (2008). Hydraulic characteristics of bottom underlay-type pier for  water-wing control. Journal of Hydrodynamics, 20(6), 735-740.
Xue, H., Diao, M., Ma, Q. and Sun, H. (2018). Hydraulic Characteristics and Reduction  Measure for Rooster Tails Behin Spillway Piers Arabian Journal of Science and Engineering, 1-8.