کاربرد روش اجزاء محدود در تحلیل جریان آب از روی سرریزهای اوجی و بررسی میزان خطای سرعت

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 2، دوره 4، شماره 10، مهر و آبان 1390، صفحه 13-24   

نویسندگان

زینب جلودار¹؛ سیدحسن گلمایی²؛ علی رحمانی فیروزجائی³؛ هادی ثانی خانی⁴

¹کارشناسی ارشد مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

²دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاوری و منابع طبیعی ساری

³دانشجوی دکترای مهندسی عمران دانشگاه علم و صنعت

⁴دانشجوی دکترای مهندسی آب دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز

تاریخ دریافت: 18 دی 1394،  تاریخ پذیرش: 18 دی 1394 

چکیده

طراحی آبی صحیح و دقیق سرریزها به‌عنوان یکی از اجزاء اصلی سدها، نقش به‌سزایی در پایداری و ایمنی آنها دارد. تعیین مشخصه‌های آبی جریان با استفاده از شبیه‌های فیزیکی، مستلزم صرف وقت و هزینه‌ی زیاد می‌باشد. با ارائه‌ی روش‌های عددی و حل معادلات پیچیده‌ی حاکم می‌توان از شبیه‌های ریاضی سرریز، بهره گرفت. یکی از شبیه‌های ریاضی جریان، شبیه جریان بالقوه است که با فرض جریان غیر چرخشی، سیال بدون لزجت و غیرقابل تراکم حاصل می‌گردد. در این تحقیق، با به‌کارگیری این شبیه و با استفاده از روش اجزاء محدود، مشخصات جریان روی سرریز اوجی مورد تحلیل قرار گرفت. مقایسه‌ی نتایج حاصل از روش عددی با مقادیر تجربی و بررسی اندازه‌ی خطا، نشان دهنده‌ی عملکرد مناسب شبیه بود.
 

کلیدواژه‌ها

سرریز اوجی؛ روش اجزاء محدود؛ شبیه‌های ریاضی؛ تحلیل جریان آب

مراجع

1. Cassidy, J. J. 1965. Irrotational flow overspillways of finite height. J. Engin MechDiv. 91(6): 155-173.

2. Chatila, J. and M. Tabbara. 2004.Computational modeling of flow over anogee spillway. Comput Struct. 82: 1805-1812.

3. Chunrong, L., H. Aode, and M. Wenju.2002. Numerical and experimentalinvestigation of flow over a semicircularweir. Acta Mech Sinica. 18: 594-602.

4. Dargahi, B. 2006. Experimental study and3D numerical simulations for a free overflow spillway. J. Hydraul Eng-ASCE. 132:899-907.

5. Ferrari, A. 2010. SPH simulation of freesurface flow over a sharp-crested weir.Adv Water Resour. 33: 270-276.

6. Ferziger J. H. and M. Peric. 2002.Computational methods for fluiddynamics. Third edition, Springerpublisher. 374 pp.

7. Hasani, A. 2003. The analysis of potentialflow over the weir by application ofmathematical optimization method, MSc.Thesis. University of Science andTechnology, 77 pp (In Persian).

8. Henderson, H. C., M. Kok, and W. L.Dekoning. 1991. Computer-aided spillwaydesign using the boundary element methodand non-linear programming. Int J. Numermeth Fl. 13: 625-641.

9. Kirkgoz M. S., M. S. Akoz, and A. Oner.Numerical modeling of flow over a chutespillway. J. Hydraul Res. 47(6): 790–797.

10. Karimi, M and H. MussaviJahromi. 2010. Characterization of flowregimes over stepped spillways byapplying ANSYS. Proceeding of 9thHydraulic Conference. Tarbiat ModaresUniversity (In Persian).

11. Majzubi, GH. 1997. The finiteelement method in engineering. Bu-AliSina University Publication. 776 pp (InPersian).

12. Reddy, J. N. 1993. An introductionto finite element method. 2nd edition. NewYork: MC Graw-Hill, Inc.

13. Savage B. M. and C. Johnson.2001. Flow over ogee spillway: Physical

and numerical model case study. J.Hydraul Eng-ASCE. 127(8): 640-649.

14. Song, C., and F. Zhou. 1999.Simulation of free surface flow overspillway. J. Hydraul Eng-ASCE. 125(9):959-967.

15. Tabbara, M., J. Chatila, and R.Awwad. 2005. Computational simulationof flow over stepped spillways.ComputStruct. 83: 2215-2224.

16. Zienkiewicz, O. C., R. L. Taylor.1989. The finite element method. 4th.edition. Vol. 1. London: MC Graw-Hill C