3810پ

Numerical investigation of flow characteristics and discharge coefficients on a submerged cylindrical weir-gate by using computational dynamics

كارشناسي ارشد

عمران - مهندسي آب و سازه هاي هيدروليكي

دانشگاه پيام نور تهران شمال

1398

1398/9/18

102ص.

توتونچيان ، محمدامين

شيباني ، حميدرضا

80-87

Cylindrical weir-gate, Discharge coefficient, Dimensionless parameters, Numerical solution, FLOW-3D software

سازه تركيبي سرريز- دريچه به دليل قابليت عبور همزمان مواد معلق از روي سرريز و مواد ته نشين شده در جريان آب از قسمت دريچه، در مقايسه با سازه هاي ديگري كه براي اندازه گيري دبي در كانال ها بكار برده مي شوند، شرايط بهتري ايجاد مي كند. امروزه روش هاي حل عددي بدون نياز به تجهيزات آزمايشگاهي و قابليت محاسبه پارامترهاي مورد نظر با صرف زمان و هزينه كمتر يكي از روش هاي كارامد تحليل جريان محسوب مي شود. در اين تحقيق با بهره گيري از علم CFD و روش حل عددي با استفاده از نرم افزار FLOW-3D جريان عبوري براي قطرهاي مختلف سرريز - دريچه استوانه اي شبيه سازي و بررسي گرديد. شبيه سازي جريان در كانالي به طول 3 متر، عرض 4/0 و ارتفاع 5/0 متر انجام گرفت. مدل ها براي قطرهاي استوانه اي 5، 5/7، 10 و 5/12 سانتي متر و براي سه بازشدگي دريچه ي 1، 2 و 3 سانتي متر مطالعه شدند. همچنين جريان براي تمامي مدل ها در 4 دبي 12، 16، 20 و 22 ليتر بر ثانيه شبيه سازي و مورد مطالعه قرار گرفت. با شبيه سازي مدل سرريز- دريچه در 3 حالت مختلف با اندازه ي مش هاي متفاوت و انجام آناليز حساسيت مش و مقايسه افزايش دقت نتايج آنها از روي داده هاي آزمايشگاهي در نهايت تعداد 1860000 مش با درصد خطاي نسبي 58/4 درصد براي مدل سازي و شبيه سازي استفاده شد. براي انتخاب مدل آشفتگي مناسب، از مقايسه نتايج ضريب دبي نسبت به پارامتر بدون بعد نسبت عمق آب در بالادست به پايين دست مدل تركيبي سرريز- دريچه مشاهده گرديد كه نتايج بدست آمده از حل عددي و با بكارگيري مدل آشفتگي RNG داده هاي نزديكتري به نتايج آزمايشگاه بدست مي آيد و بيشترين درصد خطاي نسبي و مقدار RMSE به ترتيب 17/2 درصد و 017/0 مي باشد. در بخش صحت سنجي نتايج عددي با نتايج آزمايشگاهي سوري و همكاران (1393)، درصد خطاي مدل شبيه سازي شده كمتر از 5 درصد بود و بيشترين درصد خطا به مقدار 90/4 درصد اتفاق افتاد. بنابراين از دقت قابل قبولي برخوردار مي باشد. نتايج بررسي ها نشان داد با افزايش دبي، در قطر و بازشدگي دريچه ثابت، ضريب دبي افزايش مي يابد. در يك قطر ثابت از مدل سرريز- دريچه، به ازاي افزايش بازشدگي دريچه، ضريب دبي كاهش مي يابد.. به ازاي يك دبي و قطر ثابت، با افزايش ارتفاع بازشدگي دريچه، تغييرات ضريب دبي روند كاهشي دارد. انحناي پروفيل سطح جريان با افزايش قطر مدل استوانه اي بيشتر مي شود . در نهايت مشخص گرديد كه تغييرات ضريب دبي با تغييرات پارامترهاي بدون بعد Qs/g0.5yup2.5 ، Frup و yup/D رابطه مستقيم و با تغييرات yup/yd و a/yup رابطه عكس دارد.

1399/6/1

60339