مقایسه و شبیه‌سازی الگوی جریان در قوس 90 درجه ملایم با استفاده از مدل‌های CCHE2D و SRH-2D

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه رازی کرمانشاه

2 عضو هیئت علمی دانشگاه رامین خوزستان

3 دانشگاه رازی-پردیس کشاورزی و منابع طبیعی-دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی-گروه مهندسی آب

4 دانشگاه رازی-پردیس کشاورزی و منابع طبیعی-دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی- گروه مهندسی آب

چکیده

پدیده فرسایش و رسوبگذاری در سواحل یکی از بالاترین خسارات وارده به رودخانه­ها می­باشد. در قوس رودخانه، نیروهای هیدرودینامیکی جریان­های ثانویه را به وجود آورده و خطوط جریان سطحی را به سمت ساحل بیرونی و خطوط جریان نزدیک به بستر را به سمت ساحل داخلی منحرف می­سازند. از این رو مطالعه جریان در کانال­های خمیده و قوسی شکل از اهمیت ویژه­ای برخوردار می­باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از مدل­های دو بعدی CCHE2D و SRH-2D و نیز با هدف مقایسه دو مدل مذکور، به شبیه­سازی جریان در قوس 90 درجه پرداخته شده است. به منظور صحت­سنجی، نتایج مدل­های عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج حاصل از شبیه­سازی الگوی جریان با نتایج حاصل از مدل­ها،نشان­دهنده قابلیت بالای هر دو مدل در شبیه­سازی الگوی جریان در قوس می­باشند. نتایج حاصل از شبیه­سازی نشان داد که سرعت­های محاسبه شده از مدل­های عددی CCHE2D و SRH-2D نسبت به مقادیر آزمایشگاهی برداشت شده، به ترتیب دارای خطای 77/6 و 42/7 درصدی می­باشند. همچنین متوسط مقادیر پارامتر­های آماری MAE، RMSE وR2 در مدل CCHE2D به ترتیب برابر با 65/2، 22/3 و 93/0 و در نرم­افزار SRH-2D برابر با 25/2، 90/2 و 95/0 می­باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Comparison and Simulation of Flow Pattern in a 90 Degree Mild Bend Using CCHE2D and SRH-2D Models

نویسندگان [English]

  • Ali Arman 1
  • Javad Zahiri 2
  • Parya Fatahi 3
  • Sara Ghanbari 4
1 Campus of Agriculture and Natural Resources.,Razi University , Kermsanshah
2 Khouzestan Ramin Agriculture and Natural Resources , Mollasani
3 Campus of Agriculture and Natural Resources.,Razi University , Kermsanshah
4 Khouzestan Ramin Agriculture and Natural Resources , Mollasani
چکیده [English]

Flow in river bends is three-dimensional, the combination of secondary flow and longitudinal flow in rivers leads to the formation of helical flow which is the main cause of erosion in the outer bend and sedimentation in the inner bend. So far, many numerical models regarding flow patterns in rivers have been introduced and available to river engineering scholars. Moges et al. (2010) simulated the hydraulic and sediment flow in Meander Rivers using SRH-2D two-dimensional model and eventually determined the best equation for predicting the water surface profile and bed level changes in sediment situations. Naji Abhari et al. (2010) studied the flow pattern in a 90 degree bend. The results of their study results showed that from the beginning of the bend till the 30 degrees angle the maximum velocity is close to the inner wall and from the 30 degree angle till the end of the bend the maximum velocity is diverted to the outer bend. Maghrebi (2012) studied the turbulent flow pattern in a longitudinal range of Karoon river, containing two 180 degree steep bends using MIKE21FM and CCHE2D models, the results showed that that both models simulate the flow pattern accurately. The aim of the present study is simulation of the flow pattern in a 90 degree mild bend using CCHE2D and SRH2D models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flow pattern
  • 90 degree mild bend
  • CCHE2D numerical model
  • SRH-2D numerical model

مراجع

اسمعیلی ورکی م، زمانی ا، کاظمی­راد م، "شبیه­سازی عددی گزینه­های مختلف اصلاح مسیر در رودخانه­های پیچان­رودی (مطالعه موردی رودخانه شلمان­رود استان گیلان)"، یازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه ارومیه، 1391.
تائبی ح، شفاعی بجستان م، کاهه م، "شبیه­سازی عددی جریان در قوس 90 درجه با استفاده از مدل CCHE2D"، هشتمین سمینار بین­المللی مهندسی رودخانه، دانشگاه شهید چمران اهواز، 1388.
ظهیری م، کاشفی­پور س م، شفاعی بجستان م، قمشی م، "تأثیر پارامترهای هندسی ریپ­رپ بر محافظت آبشکن­ها در قوس 90 درجه"، مجله علوم و مهندسی آبیاری، 1391، 35 (4)، 49-58.
فتحی م، هنربخش ا، رستمی م، "شبیه­سازی الگوی جریان در رودخانه­های پیچان­رودی با استفاده از مدل CCHE2D"، مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 1391، 6 (19)، 59-66.
قبادیان ر، قنبری س، "بررسی تأثیر انحنای کانال فرعی بر الگوی جریان در تلاقی 90 درجه کانال­های روباز با استفاده از مدل دوبعدی SRH-2D"، چهاردهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، زاهدان، 1394.
مرادی م، قبادیان ر، "شبیه­سازی دو بعدی الگوی جریان درقوس 180درجه یکنواخت با استفاده ازمدل دو بعدیSRH-2D"، چهارمین همایش ملی مدیریت جامع منابع آب، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، 1393.
مغربی م، "مقایسه مدل­های MIKE21 FM و CCHE2D در شبیه­سازی الگوی جریان در قوس رودخانه (مطالعه موردی رودخانه کارون)"، اولین کنفرانس بین­المللی و سومین کنفرانس ملی سد و نیروگاه­های برق آبی، تهران، 1390.
سازمان مدیریت و برنامه­ریزی کشور، "راهنمای طراحی، ساخت و نگه­داری آبشکن­های رودخانه­ای"، نشریه شماره 516، 1388.
Booij R, “Measurements and large eddy simulations of some curved flumes”, Journal of Turbulence, 2003, 4 (1).
Ciray C, “On secondary currents”, 12th IAHR Congress, Fort Collins, 1976.
Moges EM, “Evaluation of sediment transport equations and parameter sensitivity analysis using the SRH-2D model”, PhD Thesis, Universität Stuttgart, 2010.
Naji Abhari M, Ghodsian M, Vaghefi M, Panahpur N, “Experimental and Numerical Simulation of Flow in a 90° Bend”, Flow Measurement and Instrumentation, 2010, 21 (3), 292-298.
­Prandtl L, “Essentials of fluid dynamics”, Hofner Publishing Company, New York, US, 1952.
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
دوره 47.1، شماره 86 - شماره پیاپی 86
بهار 1396
خرداد 1396
صفحه 11-19

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار