پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 21 |
| تعداد شماره‌ها | 622 |
| تعداد مقالات | 9,157 |
| تعداد مشاهده مقاله | 67,490,881 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,020,628 |
بررسی عددی سرعت جریان و تنش برشی در کانال مرکب مستطیلی زبر با سیلاب دشت منفرد | ||
| مدل سازی در مهندسی | ||
| دوره 19، شماره 64، اردیبهشت 1400، صفحه 41-51 اصل مقاله (1.32 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله عمران | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2020.19942.1870 | ||
| نویسندگان | ||
| میر علی محمدی* 1؛ علی قهرمانزاده2 | ||
| 1دانشیار مهندسی عمران- هیدرولیک و مکانیک مهندسی رودخانه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه. | ||
| 2دانشجوی دکترای مهندسی عمران-آب و سازه های هیدرولیکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه | ||
| تاریخ دریافت: 19 اسفند 1398، تاریخ بازنگری: 06 آبان 1399، تاریخ پذیرش: 14 آبان 1399 | ||
| چکیده | ||
| جریان در کانال‌ها با مقاطع مرکب به دلیل اختلاف معنی‌دار سرعت بین کانال اصلی و سیلاب‌دشت از نظر ساختاری تفاوت نسبتاً زیادی با جریان در مقاطع ساده دارند. در تحقیق حاضر با استفاده از نرم‌افزار FLOW3D جریان در کانال مرکب مستطیلی زبر با یک سیلاب‌دشت مورد مطالعه قرار گرفت. هندسه مدل از روی کانال آزمایشگاهی (Bousmar, 2002) انتخاب و صحت‌سنجی نتایج حل عددی با مقایسه پارامتر سرعت متوسط جریان انجام پذیرفت. هدف این تحقیق بررسی اثرات زبری، عمق و عرض نسبی بر توزیع سرعت جریان، تغییرات تنش برشی بستر و محل حداکثر تنش در مقطع کانال مرکب بوده و شبیه‌سازی جریان برای 3 نوع زبری نسبی 1 ، 2 و 2/9 انجام شد. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد میزان اختلاف سرعت جریان بین کانال اصلی و سیلاب‌دشت به عنوان مولد تنش برشی و جریان‌های ثانویه در این مقاطع، با افزایش 3 برابری زبری نسبی برای مدل A، 33/5 درصد و برای مدل B 15/12 درصد افزایش یافته است. در حالی که با افزایش 65 درصدی پارامتر عمق نسبی ( از 0/2 به 0/33) این اختلاف برای دو مدل A و B به ترتیب 36/32 و 35/87 درصد کاهش داشته است. بنابراین به نظر می رسد برای زبری‌های نسبی زیاد به کارگیری مدل B را مناسب تر باشد. هم‌چنین با افزایش عمق نسبی از 0/2 به 0/33 در انواع زبری‌های نسبی مطالعه شده، محل حداکثر تنش برشی برای هر دو مدل از کانال اصلی به سیلاب‌دشت تغییر می‌یابد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| کانال مرکب؛ زبری نسبی؛ عمق نسبی؛ سرعت متوسط عمقی؛ تنش برشی بستر؛ FLOW3D | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Numerical investigation of flow velocity and shear stress in a rough rectangular compound channel with single floodplain | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mirali Mohammadi1؛ ali ghahramanzadeh2 | ||
| 1Associate Professor in Civil Eng. Hydraulics & River Eng. Mechanics, Department of Civil Engineering, Faculty of Eng., Urmia University. | ||
| 2PhD Candidate in Civil Engineering, Water & Hydraulic Structures, Dept. of Civil Eng., Faculty of Eng, Urmia University, Urmia, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Flow in compound sections, due to the differences in velocity between the main channel and floodplains, is structurally quite different from that in simple channel sections. In the present research work, FLOW3D software was applied in a rough rectangular compound channel with single floodplain. The model geometry was selected from the experimental channel by Bousmar (2002), and the numerical solution results were validated by comparing the depth-averaged velocity parameter. The purpose of this study was to investigate the effects of roughness, depth and relative width on flow velocity distribution, bed shear stress variation, and location of maximum stress in compound channel sections and simulated flow for 3 relative roughness values of 1, 2 and 2.9. Results showed that flow rate difference between the main channel and floodplain as the generator of shear stress and secondary flows in those sections increased by 3 times. Relative roughness for the Model A, 33.5% and for Model B, increased by 15.12%. While the relative depth parameter increased from 65% (from 0.2 to 0.33), the difference for the two models A and B decreased to 36.32% and 37.85%, respectively. So, it seems that using Model B is more appropriate for high relative roughness. Also, by increasing the relative depth from 0.2 to 0.33 in all the relative roughness values studied, the location of maximum shear stress for both models changed from the main channel to the floodplain. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| compound channel, relative roughness, relative depth, depth-averaged velocity, bed shear stress, FLOW3D | ||
| مراجع | ||
|
[1] G. Seckin, M. Mamak, S. Atabay and M. Omran, "Discharge estimation in compound channels with fixed and mobile bed", Sadhana, 34(6), 2009, pp. 923-945.
]2[ حجّت‌الله یونسی، محمّدحسین امید و سید علی ایوب‌زاده، «مطالعة آزمایشگاهی هیدرولیک جریان و انتقال رسوب در مقاطع مرکّب غیرمنشوری»، مجلة هیدرولیک، دورة 14، شمارة 2، 1398، صفحة 89-104.
]3[ شیما بهادری و مهدی بهداروندی عسگر، «بررسی اثر زبری نسبی بر تنش برشی و تنش برشی ظاهری در کانال مرکّب مستطیلی متقارن مستقیم»، دوفصلنامة مهندسی آب ، دورة 3، شمارة 5، پاییز و زمستان 1394، صفحة 111-119.
[4] R.H.J. Sellin, "A laboratory investigation into the interaction between the flow in the channel of a river and that over its flood plain", La Houille Blanche, (7), 1964, pp. 793-802.
[5] V.T. Chow, Open Channel Hydraulics, McGraw Hill, New York, 1959.
[6] F. Huthoff, P.C. Roos, D.C. Augustijn and S.J. Hulscher, "Interacting divided channel method for compound channel flow", Journal of Hydraulic Engineering, 134(8), 2008, pp. 1158-1165.
[7] K. Shiono and D.W. Knight, "Turbulent open-channel flows with variable depth across the channel", Journal of Fluid Mechanics 222, 1991, PP. 617-646.
[8] P. Ackers, "Flow formulae for straight two-stage channels", Journal of Hydraulic Research, 31(4), 1992, PP. 509-531.
[9] X. Tang and D.W. Knight, "Lateral depth-averaged velocity distributions and bed shear in rectangular compound channels", Journal of Hydraulic Engineering, 134(9), 2008, pp. 1337-1342.
[10] P. Conway, J.J. O'Sullivan and M.F. Lambert, "January. Stage–discharge prediction in straight compound channels using 3D numerical models", In Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Water Management, Vol. 166, No. 1, 2012, pp. 3-15.
[11] D. Bousmar, "Flow modelling in compound channels, momentum transfer between main channel and prismatic or non-prismatic floodplains", Unité de Génie Civil et Environnemental, 12, 2002, p. 326.
]12[ مرضیه محسنی، جمال محمّد ولی سامانی و سید علی ایوب‌زاده، «توزیع سرعت متوسط عمقی در کانال مرکّب با وجود پوشش گیاهی در سیلاب‌دشت»، مجله هیدرولیک، دورة 8، شمارة 3، پاییز 1392، صفحة 63-75.
]13[ مصطفی نبی‌پور، سید علی‌اکبر صالحی نیشابوری، حسین مهاجری، امیررضا زراتی و محمّد طرقی، «مطالعة تجربی جریان آشفته در یک کانال مرکّب با عمق کم سیلاب‌دشت به کمک سرعت‌سنجی تصویری ذرّات»، مجلة مهندسی مکانیک، دورة 17، شمارة 8، پاییز 1396، صفحة 164-172.
[14] H.A. Yonesi, M.H. Omid and S.A. Ayyoubzadeh, "The hydraulics of flow in non-prismatic compound channels", J. Civil Eng. Urban, 3(6), 2013, PP. 342-356.
]15[ علی قهرمانزاده، میرعلی محمّدی و بهزاد شکوری، «بررسی عددی اثر زاویة همگرایی سیلاب‌دشت بر سرعت جریان در مقطع عرضی کانال مرکّب»، کنفرانس عمران، معماری و شهرسازی کشورهای جهان اسلام ایران، تبریز، 1397.
]16[ پیمان محمّدزاده، میترا جوان، افشین اقبال‌زاده و خسرو مروّتی، «بررسی اثر عمق نسبی بر الگوی جریان در کانال مرکّب همگرا»، مجلة عمران مدرس، دورة 19، شمارة 3، تابستان 1398، صفحة 57-68.
[17] H. Afzalimehr, M. Heidarpour and A. Salimi, "Flow resistance in a compound gravel-bed bend", Sadhana, Vol. 31, Part 6, 2006, PP. 731-741.
[18] I.J. Moncho-Esteve, M. García-Villalba, Y. Muto, K. Shiono and G. Palau-Salvador, "A numerical study of the complex flow structure in a compound meandering channel", Advances in Water Resources, 116, 2018, pp. 95-116.
]19[ محمّد نقوی، میرعلی محمّدی و قربان مهتابی، «شدت آشفتگی و تنش برشی جداره در کانال مرکّب پیچان تحت تأثیر تغییر ضریب خمیدگی»، مجلة مدلسازی در مهندسی، دورة 18، شمارة 60، بهار 1399، صفحة 53-69.
]20[ آرش عسگری، میرعلی محمّدی و محمّد مناف‌پور، «دبی جریان و شیب خط انرژی در کانال‌های مرکّب»، مجلة دانش آب و خاک، دورة 21، شمارة 1، بهار 1390، صفحة 85-96.
]21[ ابراهیم رحیمی و مجید رحیم‌پور، «تأثیر پارامترهای هندسی بر توزیع سرعت در کانال‌های روباز با مقطع مرکّب»، مجلة پژوهش آب ایران، دورة 10، شمارة 1، بهار 1395، صفحة 11-19.
]22[ مهدی اژدری مقدّم و مهنا تاج‌نسایی، «مدلسازی عددی سلول‌های جریان ثانویه در کانال‌های ذوزنقه‌ای با زبری یکنواخت»، مجلة مدلسازی در مهندسی، دورة 8، شمارة 20، بهار 1389، صفحة 57-71.
[23] R. Daneshfaraz, S. Sadeghfam and A. Ghahramanzadeh, "Three-dimensional numerical investigation of flow through screens as energy dissipaters", Canadian Journal of Civil Engineering, 44(10), 2017, pp. 850-859.
]24[ فیروز قاسم‌زاده. و صلاح کوچک‌زاده، شبیه‌سازی مسائل هیدرولیکی در FLOW3D، نشر نوآوران، تهران، ایران، 1392.
[25] A. Parsaie, A.H. Haghiabi and A. Moradinejad, "CFD modeling of flow pattern in spillway’s approach channel", Sustainable Water Resources Management, 1(3), 2015, pp. 245-251.
[26] A. Moradinejad, A. Parssai and M. Noriemamzade, "Numerical modeling of flow pattern in Kamal Saleh dam spillway approach channel", Appl. Sci. Rep, 10(2), 2015, pp. 82-89
[27] Z. Askari, S.R. Khodashenas, K. Esmaili, M. Golian, K. Ostad-Ali-Askari, V.P. Singh and N.R. Dalezios, "Numerical analysis of hydraulic flow characteristics in prismatic compound channels using Flow3D software", American Research Journal of Civil and Structural Engineering, 3 (1), 2019, pp. 1-10.
]28[ نورالله کثیری، محمّد ذات‌خواهی، محمّدحسن خان‌اف و جواد ایوک‌پور، «بررسی اثر مدل اغتشاش بر هیدرولیک سینی غربالی»، مجلة مدلسازی در مهندسی، دورة 13، شمارة 42، پاییز 1394، صفحة 79-86.
]29[ شادی نجفیان، حجّت‌الله یونسی، عباس پارسایی و حسن ترابی پوده، «مدلسازی عددی و فیزیکی خصوصیات جریان در کانال مرکّب منشوری با زبری ناهمگن»، مجلة تحقیقات مهندسی سازه‌های آبیاری و زهکشی، دورة 18، شمارة 68، تابستان 1396، صفحة 1-16.
[30] S. Javid, M. Mohammadi, M. Najarchi and M.M. Najafizadeh, "Laboratory investigation of flow resistance in composite roughened rectangular open channels", Journal of Fresenius Environmental Bulletin-FEB, Parlar Scientific Publication-Germany, August, Volume 27, No. 7, 2018, pp. 4921-4929
[31] M. Mohammadi, “Boundary shear stress in a straight compound channel”, Proceedings National Conference on Hydraulics, Hydrology and Sustainable Water Resources Management: Advances in Research and Management, 24-26 September, Kuala Lumpur, 2001, Malaysia.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 500 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 387 |
||