تعیین میزان آبشستگی و مولفههای سه بعدی سرعت پیرامون آبشکن سرسپری در کانال قوسی با روش عددی و دادههای آزمایشگاهی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 سازه‌های هیدرولیکی،گروه مهندسی عمران، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر.

2 سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه خلیج فارس،بوشهر

3 گروه مهندسی عمران، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر

چکیده

در این مقاله مدل عددی SSIIM توسط مدل آزمایشگاهی صحت‌سنجی شده و توپوگرافی بستر و مولفه‌های سه بعدی سرعت با هم مقایسه شده‌اند. بدین منظور مدلسازی بر اساس کانال آزمایشگاهی، در نرم‌افزار صورت گرفته که شامل نصب عمودی یک آبشکن سرسپری غیر مستغرق (با نسبت طول بال به طول جان برابر) در کانالی با بستر متحرک واقع در زاویه 45 درجه یک قوس 90 درجه است. صحت سنجی در انحنای نسبی معادل با 4 صورت گرفته و نتایج آن در مقاطع طولی، عرضی و عمقی از کانال مقایسه شده‌اند که بیانگر توانایی مدل SSIIM در تعیین محدوده و مقدار آبشستگی و رسوب‌گذاری بیشینه و همچنین مقدار سرعت‌های طولی و برآیند سرعت‌های افقی درکانال‌های قوسی و دارای هندسه‌های پیچیده می‌باشد. چاله آبشستگی دوم برای مدل عددی در پایین دست کانال و در انتهای قوس تشکیل گردیده و در مدل آزمایشگاهی در محدوده مابین محل آبشکن و خروجی قوس مشاهده می‌گردد. در حالت بستر صلب، بعلت پیچیدگی کمتر جریان و عدم جابجایی رسوبات بستر، سرعت‌های عرضی دارای تطابق بسیار بیشتری به نسبت بستر متحرک با مدل آزمایشگاهی هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determining the Amount of Scour and Three-Dimensional Velocity Components around the T-shape Spur Dike in Channel Bend Using Numerical Method and Experimental Data

نویسندگان [English]

  • Vaghefi mohammad 1
  • yaser Safarpoor 2
  • s.shaker Hashemi 3
1 , Persian Gulf University. Bushehr. Iran.
2 , Persian Gulf university. Bushehr. Iran
3 Persian Gulf Univercity. Bushehr. Iran
چکیده [English]

In this study the SSIIM numerical model has been verified by the experimentally model also the bed topography and three-dimensional velocity components have been compared together. For this purpose the simulation carried out based on experimentally channel model that included the installation of  non-submerged T-shape spur dike vertically (with equal ratio of wing to web length) in movable channel bend, that located in outer bank of 90 degree bend at 45 degree of bend. The verifications were done in relative curvature equal to 4 and the results compared in longitudinal, cross and vertical sections that express the capable of SSIIM model in determinations of range and maximum scour and sedimentation amounts and also the value of longitudinal and resultant velocities in channel bend or meandering channel. The second scour hole for numerical model formed in downstream of channel in the output of bend and for experimentally model observed in the range between the spur dike and the output of bend. In case of a rigid bed, due to less complexity of flow and non-movable bed, the transverse velocities are much more consistent with the experimentally model compared to the moving bed.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Scour
  • SSIIM Model
  • T-shape Spur dike
  • Verification
  • 90 degree bend

 ساجدی سابق، م.، م. حبیبی و س.خ. حسنی. 1375. بررسی آبشستگی موضعی دماغه آبشکن با تغییر زاویه قرارگیری. چهارمین سمینار مهندسی رودخانه، دانشگاه شهید چمران اهواز، بهمن ماه.

 شکیبائی نیا، ا.، ا. م. زراتی و م. ر. مجدزاده طباطبایی. 1387. کاربرد مدل‌سازی عددی سه بعدی در شبیه‌سازی پدیده‌های پیچیده مهندسی رودخانه. نشریه دانشکده فنی، دوره 42، شماره 4، مرداد ماه.

 معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور. 1388. راهنمای طراحی، ساخت و نگهداری آبشکن‌های رودخانه‌ای. دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا ، نشریه شماره 516 وزارت نیرو.

میرموذن، س. س. و م. ر. پیرستانی.  1388. شبیه‌سازی عددی جریان آب و رسوب در کانال انتقال آب با استفاده از مدل SSIIM. دومین کنفرانس سراسری آب، دانشگاه آزاد واحد بهبهان، اسفند ماه.

ناجی ابهری، م. و م. قدسیان. 1387. شبیه‌سازی عددی الگوی جریان در قوس 90 درجه با استفاده از نرم‌افزار SSIIM. چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه تهران، اردیبهشت ماه.

ناجی ابهری، م.، م. قدسیان و م. فضلی. 1389. بررسی تاثیر دبی بر روی توپوگرافی بستر حول آبشکن بسته در کانال قوسی شکل. نهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه تربیت مدرس، آبان ماه.

ناجی ابهری، م.، م. قدسیان، ن. پناهپور و م. واقفی. 1388. بررسی عددی و آزمایشگاهی تاثیرات طول آبشکن بر الگوی جریان در قوس 90 درجه. هشتمین سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه، دانشگاه شهید چمران اهواز، بهمن ماه.

واقفی، م. و م. قدسیان. 1389. مطالعه آزمایشگاهی الگوی جریان پیرامون آبشکن T شکل در قوس90 درجه با بستر متحرک. نشریه مهندسی عمران و نقشه برداری، دانشکده فنی، دوره ٤٤، شماره ۲، تیر ماه.

واقفی، م.، م. قدسیان و س. ع. ا. صالحی نیشابوری. 1387. تاثیر شعاع انحنا بر توپوگرافی بستر قوس 90 درجه. سومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، دانشگاه تبریز، دانشکده مهندسی عمران، مهرماه.

واقفی، م. و م. قدسیان. 1388. بررسی اثر طول بال آبشکن‌هایTشکل مستقر در قوس 90 درجه بر میزان آبشستگی اطراف آن‌ها. هشتمین سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه، دانشگاه شهید چمران اهواز، بهمن ماه.

وجدانی، ن. و م. قمشی. 1385. تنش برشی بحرانی فرسایش رسوبات چسبنده و نقش آن در طراحی کانال‌های روباز. همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی. دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده مهندسی علوم آب، اردیبهشت ماه.

 

Azinfar, H. 2010. Flow resistance and associated backwater effect due to spur dikes in open channels. Degree of Doctor of Philosophy, Department of Civil and Geological Engineering, University of Saskatchewan Saskatoo, Canada,Winter .

Copeland, R. R. 1983. Bank protection techniques using spur dikes. Hydraulics Laboratory U. S. Army Engineer Waterways Experiment Station p. o. Box 631, Vicksburg, Miss. 39180, January.

Mansoori, A. R., H. Nakagawa, K. Kawaike, H. Zhang and A. Safazade. 2012. Study of the characteristics of the flow around a sequence of non-typically shaped spur dikes installed in a fluvial channel. Annuals of Disas. Prev. Res. Inst. Kyoto Univ. No 55 B.

15. Mousavi Naiini, S. A., M. Vaghefi, M.  Ghodsian. 2010. Secondary currents in a bend channel with T-shape spur dike. 5th National congress on civil engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Iran.

Naji Abhari, M., M. Ghodsian, M. Vaghefi, N. Panahpur. 2010. Experimental and numerical simulation of flow in a 90 degree bend. Flow Measurement and Instrumentation, 1 March.

Olsen, N. R. B. 1999. Computational fluid dynamics in hydraulic and sedimentation engineering. Department of Hydraulic and environmental Engineering, Norwegian University of Science and Technology, Class notes, 2 nd. Revision.

Olsen, N. R. B. 2000. CFD Algorithms for hydraulic Engineering. Department of Hydraulic and environmental Engineering, Norwegian University of Science and Technology, Preliminary, 18. December, ISBN 82-7598-044-5.

Olsen, N. R. B. 2001. CFD modeling for hydraulic structures. Department of Hydraulic and environmental Engineering, Norwegian University of Science and Technology, Preliminary 1st edition, 8. May, ISBN 82-7598-048-8.

Olsen, N. R. B. 2009. A three-dimensional numerical model for simulation of sediment movement in water intakes with multi-block option. Department of Hydraulic and environmental Engineering, Norwegian University of Science and Technology, User's manual.

 Vaghefi, M., M. Ghodsian and S. A. Salehi Neishaboory. 2012. Experimental Study on Scour around a T-Shaped Spur Dike in a Channel Bend. American Society of Civil Engineers, 10.1061/(ASCE)HY.

Wildhagen, J. 2004. Applied Computational Fluid Dynamics with Sediment Transport in a Sharply Curved Meandering Channel .Institute for Hydromechanics, University of Karlsruhe, September.