Iranian Journal of Soil and Water Research ISNN: 2423-7833 Homepage: http://ijswr.ut.ac.ir
Numerical Simulation of the Effect of Channel bed Slope on the Hydraulic Performance of Sharp-Crested Rectangular Side Weir with Subcritical and
Supercritical Regimes
Ehsan Aminvash2
|
1
Farhoud Kalateh
[email protected] mail:
- E , Iran.
abriz , T abriz , University of T Civil Engineering
1. Corresponding Author, Faculty of
[email protected] mail:
- , Iran. E abriz , T abriz , University of T Civil Engineering
2. Faculty of
Article Info ABSTRACT
Article type: Research Article
Article history:
Received: Jan. 26, 2023 Revised: March. 3, 2023 Accepted: March. 5, 2023 Published online: March. 21,
2023
Keywords:
Bed slope,
Flow rate coefficient, Flow regime, Side weir,
Velocity distribution
Side weirs are types of hydraulic structures, which are used for different purposes in water transmission systems. In most of the construction operations of irrigation channels and water transfer, based on the topographic conditions of the land, the bottom of the channels is sloped.
The purpose of this research is to numerically investigate the changes in the slope of the bottom bed and evaluate the performance of the side weirs in flood conditions and supercritical and subcritical flow regimes. To simulate the flow, CFD method and FLOW-3D® software and RNG turbulence model were used. By examining the surface profile of the flow passing through the weirs at different bed slopes, it was observed that in a fixed slope, in the subcritical flow regime, the surface profile trend is increasing from the beginning to the end of the weir, and decreasing in the supercritical flow regime. As the slope of the main channel bed increases, the level of flow passing over the weir decreases. On average, by changing the regime from subcritical to supercritical, the weir efficiency decreased by 11.21%. Increasing the bed slope decreased the weir efficiency and discharge coefficient in the subcritical flow regime up to 14.54% and in the supercritical flow regime up to 9.26%. The increase in discharge coefficient with the increase of the weir height varied between 4.6 and 7.8 percent. With the increase of the slope of the channel bed, the velocity along the weir in the subcritical and supercritical flow regimes increased by 10.88 and 6.17%, respectively, and the transverse velocity decreased by 22.23 and 4.8 percent, respectively for the subcritical and supercritical flow regimes.
Cite this articleKalateh, F., & Aminvash, E. (2023). Numerical Simulation of the Effect of Channel bed Slope on the Hydraulic Performance of Sharp-Crested Rectangular Side Weir with Subcritical and Supercritical Regimes. Iranian Journal of Soil and Water Research, 54 (1), 67- 84. https://doi.org/10.22059/ijswr.2023.354381.669440
© The Author(s). Publisher: University of Tehran Press.
DOI: https://doi.org/10.22059/ijswr.2023.354381.669440
Homepage: http://ijswr.ut.ac.ir
هیبش یددع یزاس ریثأت
هبل یلیطتسم یبناج زیررس یکیلوردیه درکلمع رب لاناک رتسب بیش اب زیت
میژر قوف و ریز یاه ینارحب
هتلاک دوهرف
1
نیما ناسحا|
2شو
1 ،لوئسم هدنسیون . هدکشناد
نارمع یسدنهم هاگشناد ،
ناریا ،زیربت ،زیربت :همانایار،
2 . هدکشناد نارمع یسدنهم هاگشناد ،
زیربت ،
،زیربت
،ناریا :همانایار [email protected]
هلاقم تاعلاطا هدیکچ
:هلاقم عون یشهوژپ ةلاقم
رات ی خ رد ی تفا : 6 / 11 / 1401
رات ی خ یرگنزاب : 12 / 12 / 1401
رات ی خ ذپ ی شر : 14 / 12 / 1401
رات ی خ راشتنا : 1 / 1 / 1402
هژاو :یدیلک یاه
زوت ی ع ،تعرس
ژر ی م رج ی
،نا ررس ی ز بناج ی
،
ش ی ب ،رتسب
رض ی ب بد ی رج ی نا . ررس
ی اهز ی بناج ی هزاس عاونا زا اه
ی ه ی لورد ی ک ی م ی
،دنشاب س رد توافتم فادها اب هک ی
اهمتس ی هتفرگ راکب بآ لاقتنا
م ی دنوش لمع رثکا رد . ی
تا اه ی لاناک ثادحا اه
ی بآ ی را ی ارش ساسارب ،بآ لاقتنا و ی
ط فارگوپوت ی مز ی
،ن ک فک لانا اه
ش ی ب راد ارجا یم .دوش قحت زا فده ی
ق سررب ،رضاح ی
ددع ی غت یی تار ش ی ب زرا و فک رتسب ی
با ی ررس درکلمع ی
ز بناج ی
ارش رد ی ط س ی بلا ی ژر و ی م رج ی نا قوف نارحب ی ز و ی نارحبر ی م ی دشاب ارب . ی بش ی ه زاس ی رج ی نا د شور زا ی مان ی ک س ی تلاا
تابساحم ی رازفا مرن و
®
FLOW-3D
گتقشآ لدم زا و ی
سررب اب .دش هدافتساRNG
ی فورپ ی ل رج حطس ی نا روبع ی
ررس زا ی اهز ش رد ی ب درگ هدهاشم توافتم رتسب ی
د رد هک ی ک ش ی ب ژر رد ،تباث ی
رج م ی نا ز ی نارحبر ی
، پ دنور فور ی ل
اهتنا ات ادتبا زا حطس ی
ررس ی ز ازفا ی ش ی ژر رد و ی م رج ی نا قوف نارحب ی شهاک ی ازفا اب .تسا ی
ش ش ی ب تسب لصا لاناک ر ی
،
رج حطس ی نا روبع ی ور زا ی ررس ی ز م شهاک ی ی دبا هب . غت اب طسوتم روط یی
ر ژر ی م ز زا ی نارحبر ی قوف هب نارحب ی
، ر نامدنا
ررس ی ز 21 / 11 د دصر شهاک ی تفا ازفا . ی ش ش ی ب ررس نامدنار شهاک ثعاب رتسب ی
ز رض و ی ب بد ی ژر رد ی م رج ی نا
زی نارحبر ی ات 54 / 14 ژر رد و دصرد ی
م رج ی نا قوف نارحب ی ات 26 / 9 ازفا .دش دصرد ی
ش رض ی ب بد ی ازفا اب ی ش عافترا
ررس ی
،ز ب ی ن 6 / 4 ات 8 / 7 غتم دصرد ی ر ازفا اب .دوب ی ش ش ی ب تما رد تعرس ،لاناک رتسب داد
لوط ی ررس ی
،ز ژر رد ی م رج ی نا
زی نارحبر ی قوف و نارحب ی ترت هب ی ب 88 / 10 و 17 / 6 ازفا دصرد ی ش ضرع تعرس و ی
ضرع دادتما رد ی
ارب ی ژر ی م رج ی نا
زی نارحبر ی قوف و نارحب ی ترت هب ی ب 23 / 22 و 8 / 4 شهاک دصرد ی
تفا .
دانتسا : ما ،دوهرف ؛هتلاک ی
ن ( ،ناسحا ؛شو 1402
).
بش ی ه زاس ی ددع ی ریثأت ش ی ب ه درکلمع رب لاناک رتسب ی
لورد ی ک ی ررس ی ز بناج ی طتسم یل ی هبل تی ز ژر اب ی م اه ی ز ی ر و
قوف نارحب ی
،ناریا کاخ و بآ تاقیقحت هلجم. 4
5 ( 1 ،) 4 8 - 67 . https://doi.org/10.22059/ijswr.2023.354381.669440
.نارهت هاگشناد تاراشتنا هسسؤم :رشان .ناگدنسیون©
swr.2023.354381.669440 https://doi.org/10.22059/ij
DOI:
قم همد
ارب ی زوت ی ع ب رد بآ هنلاداع ی
ن ضاقتم ی نا ناسر لقادح هب و ی
ند هزادنا ،بآ تافلت گ
ی ر ی قد ی ق بد ی رج ی نا رورض ی ههد رد .تسا یاه
هتشذگ
هدرک شلات بآ مولع ناسدنهم و نارگشهوژپ هزاس بصن و تخاس اب دنا
اه ی هزادنا گ ی ر ی لاناک رد بد ،اه ی رج ی نا هزادنا بسانم تقد اب ار گ
ی ر ی
ررس .دننک ی
ز بناج ی لماش ًلاومعم ی
ک لاناک لصا ی و ی ک اده لاناک ی
ت هدننک )یبناج زیررس(
م ی دشاب م بصن نآ تازاوم هب هک ی
ددرگ و
ماگنه ی رج هک ی نا ررس جات زا رتلااب ،دازآ حطس اب ی
ز بناج ی گ رارق ی
،در ررس نآ زا ی
ز م ی دوش (
Ranga Raju et al., 1979; Emiroglu et
al., 2011; Venutelli, 2008)
ررس .) ی اهز ی بناج ی هزاس عاونا زا اه
ی ه ی لورد ی ک ی م ی
،دنشاب س رد توافتم فادها اب هک ی
اهمتس ی لاقتنا
م هتفرگراکب بآ ی
دنوش رج . ی نا ور رب ی ررس ی اهز ی بناج ی غتم عون زا ی
ر ناکم ی بد اب ی هدنهاک هدوب ژرنا ضرف اب و ی
باث صوصخم ت
ور رب ی
ررس ی
،ز زوت ی ع تعرس ی تخاونک طبار .تسا تباث لاناک ضرع رد رد و ه
ز ی ر ارب ار ی عت یی ن رض ی ب رذگبآ ی تسا هداد هئارا ضرع دحاو رد
(
De-Marchi, 1934
.)
هطبار 1 )
32
3
2 2 ( )
Cd q
g h p
،قوف هطبار رد هک یلصا لاناک رد بآ قمعh
،[L]
یبناج زیررس عافتراp
،[L]
Cd
یروبع نایرج یبد بیرض
] -
،[
شنارگ باتشg
2] [LT-
و ضرع دحاو یبدq
1] T-
[L2
یم هدرتسگ تاقیقحت .دشاب هتفای ماجنا تاقیقحت رثکا .تسا هدش ماجنا یبناج یاهزیررس هنیمز رد یا
.تسا هدش نیققحم طسوت طباور هئارا هب رجنم هک تسا هدوب یهاگشیامزآ تروص هب هزوح نیا رد هعلاطم اه ی طبترم هب یاهزیررس یبناج
زا لیاوا نرق متسیب زاغآ دش .
Di-marchi (1934)
اب ضامغا زا شهاک نازیم یژرنا
لوط رد
،زیررس هطبار یا یارب یبد یروبع زا زیررس یبناج هبل زیت یلیطتسم هئارا
دومن هک هب هطبار یچرامید سانشرس
هدش هطبار( تسا 1
).
یو
یارب تسدب ندروآ نیا هلداعم یارب یبناج یاهزیررس دعب .دومن ظاحل یتایضرف
زا تاعلاطم
،یچرامید
Subramania et al., (1972)
رب
یور زیررس یبناج هبل زیت یلیطتسم اب
عافترا جات رفص یتاشیامزآ ماجنا
دنداد . تاشیامزآ نیققحم نیا
رد کی ههاربآ یقفا یلیطتسم ماجنا
دش . نآ ( هطبار اه 2
ییعت یارب ار ) .دندومن هئارا یبد بیرض ن
هطبار 2 )
2 1 2 1
* 3
1
m m 2 C C Fr
Fr
هک
m*
ربارب و ضابقنا تباث بیرضC
611 / 0 و ینارحب ریز نایرج تلاح یارب هک داد ناشن نیققحم نیا قیقحت جیاتن .دیدرگ نییعت
یب یاهرتماراپ و تسا هتسباو دورف ددع هب یبد بیرض ،رفص زیررس عافترا رگید دعب
ریثأت یارب .دنرادن یبد بیرض یور رب ینادنچ تلاح
قوف یم رییغت میلام بیش اب و یطخ تروص هب دورف ددع اب یبد بیرض زین ینارحب نودب یرتماراپ هیلخت بیرض ای یبد بیرض .دنک
دعب
هدیا یبد هب یعقاو یبد تبسن زا ترابع هک تسا یم لآ
.دشاب
Borghei et al., (1999)
یسررب هب یهاگشیامزآ تروص هب ریثأت
یبناج زیررس یبد بیرض ریداقم رد لاناک هسدنه و زیررس لکش
هبل ارحبریز تلاح رد یژرنا ندوب تباث دروم رد یچرامید جیاتن و تایضرف هک دوب نیا زا یکاح جیاتن .دنتخادرپ ینارحبریز میژر طیارش اب زیت ن
ی
و هدوب قداص ریثأت
م ار لاناک فک بیش ی
.دومن ضامغا ناوت
Keshavarzi et al., (2001)
زیررس یبد بیرض یهاگشیامزآ یسررب هب
هقنزوذ لاناک رد یبناج بیش اب یا
تحص یارب یضایر لدم زا زین قیقحت همادا رد .دندومن مادقا توافتم هراوید یاه شیامزآ لدم یجنس
یهاگ
ب یضایر لدم یجورخ هک داد ناشن جیاتن .دندومن هدافتسا هیبش یارب یضایر لدم زا هدافتسا اما دراد یبوخ قباطت یهاگشیامزآ لدم ا
یزاس
.دندرکن هیصوت ار هتسب یاهتنا اب لاناک
Ramamutrhy et al., (2006)
اب ماجنا شیامزآ یاه فلتخم رب یور یاهزیررس یبناج
و رب یاهرتماراپ ساسا یب
دعب نایرج و
هسدنه
،زیررس بیرض یبد حلاصا هدش یا ار یارب یاهزیررس یبناج
یلیطتسم هریاد و
یا دندومن هئارا .
ب ار یبد بیرض همادا رد نینچمه ا
شیپ یطخ ریغ هریغتم دنچ یئزج تاعبرم لقادح شور یم یبوخ هب هدش هئارا هطبار هک داد ناشن جیاتن .دندومن ینیب
رض دناوت ار یبد بی
شیپ یارب هتفر راکب شور و دنک نییعت لباق زین ینیب
.دراد یبوخ تی
Rosier (2007)
رثا یهاگشیامزآ یسررب هب تارییغت
رتسب رب نازیم
نایرج یجورخ زا یاهزیررس یبناج
تارییغت هک داد ناشن جیاتن .دنتخادرپ یهاگشیامزآ لباق
هظحلام یا رد لیفورپ رتسب کش ل یم .دریگ
Venutelli (2008)
درک هدهاشم تارییغت
تعرس عیزوت بیرض لوط رد
قوف تلاح رد یبناج زیررس تلاح رد و یشهاک خرن ،ینارحب
.دراد یشیازفا خرن ،ینارحبریز هب
قوف میژر رد و شیازفا اجیردت زیررس دادتما رد ینارحبریز میژر رد تعرس عیزوت رگید ترابع اجیردت ینارحب
یم شهاک .دبای
Emiroglu et al., (2011)
یفرظ ،یهاگشیامزآ میقتسم لاناک کی رد .دنداد رارق هعلاطم دروم ار یلیطتسم زیت هبل یاهزیررس یبد ت
هلداعم تیاهن رد یا
اب رد رظن نتفرگ مامت یاهرتماراپ یداعبا
یارب بیرض یبد زیررس یبناج لیطتسم هئارا زیت هبل ک دندرک
نیگنایم ه یاطخ
هلداعم یداهنشیپ 54
/ 4 دصرد دوب . ناکما یسررب هدافتسا
زا هیضرف ید یچرام یارب یاهزیررس یبناج
طسوت
Paris et al., (2012)
رد
تلاح لاناک اب رتسب کرحتم دروم هعلاطم رارق تفرگ . هت تابوسر زیررس هناهد رد هکنیا هب هجوت اب هک داد ناشن جیاتن نیشن
یم تارییغت ،دنوش
زارت یم قافتا رتسب شیازفا ببس هجیتن رد هک دتفا
رد زارت حطس بآ و رد هجیتن یبد زا یجورخ زیررس
یبناج یم قح .دوش ش نطو و سان هاوخ
( 1394 شیامزآ ماجنا اب ) هسیاقم هب ییاه
شور یاه فلتخم یبد بیرض نیمخت زیررس
یبناج هبل زیت مین هریاد یا رد میژر نایرج ینارحبریز
لیعمسا .دنتخادرپ ( ناراکمه و روپ
1395 ماجنا اب ) 220
،شیامزآ بیرض یبد و لیفورپ حطس بآ رد زیررس یبناج هرگنک یا مین هریاد ب ار یا ا
نایرج میژر داجیا هعلاطم دروم ینارحبریز
دنداد رارق یسررب و .
جیاتن قیقحت ناشن هک داد رد یاهزیررس هرگنک
یا مین هریاد ض یا بیر یبد
تبسن هب زیررس یبناج یلیطتسم 21
دصرد شیازفا یم .دبای
Maranzoni et al., (2017)
هب هیزجت و لیلحت یبرجت و یددع نایرج یاه زیررس یبناج رد کی لاناک هداد .دنتخادرپ ارگمه یاه
یبرجت ناشن یم دنهد هک ددع دورف رد لاناک یلصا نییاپ تسد زیررس و عافترا نودب
،زیررس دعب یاهریغتم
یمهم یارب فیصوت هدزاب نایرج
یجورخ دنتسه و دییات یم دننک هک ریغ یروشنم ندش لاناک یلصا ببس شیازفا لباق هجوت رد درکلمع یجورخ نایرج یم
دوش
. Kadhim
et al., (2019)
بیش یبناج زیررس یور یبد بیرض هیواز اب ار راد
دش صخشم .دندرک یسررب فلتخم یاه م
ی ناز بد ی ور ی س هرانک رر ی ز
ازفا اب ی ش واز ی ه ش ی ب رج تهج فلاخم ی
نا م شهاک ی ی دبا ازفا تروص رد ی
ش واز ی ه ش ی ب رج تهج رد ی
،نا م ی ناز بد ی ور ی ررس ی ز بناج ی
م شهاک ی ی دبا . ریثأت ن دورف ددع ی
ز رض اب ی ب بد ی سررب دروم ی
رارق تفرگ اب بسانتم روط هب هک دش صخشم و ی
دک ی رگ ترم نتسه طب .د
( ناراکمه و یمیرک 1399
یاهزیررس ) دیلک
ییونایپ یبناج اب یاهدیلک بروم
اب یایاوز فلتخم دروم ار جیاتن .دنداد رارق شیامزآ ن
ناش داد
هک هیواز راد ندرک اهدیلک رد تهج وسمه اب نایرج یجورخ زا
،زیررس بیرض یبد زیررس دیلک ییونایپ یبناج ار رد دادعا دورف لااب ات 12
دصرد شیازفا یم دهد . مه بروم نینچ ندومن
اهدیلک یم دناوت یمطلات هک لاومعم رد زیررس دیلک ییونایپ نراقتم قافتا یم تفا د ار شهاک
دنهد و بیرض یبد یرتلااب ار هجیتن دهد .
یگژیو یاه لیفورپ حطس بآ رب یور زیررس یبناج یلیطتسم تلاح رد
نایرج قوف طسوت ینارحب
Jalili Ghazizadeh et al.,
(2022)
نآ .دش هداد رارق یسررب دروم اب اه
هدافتسا زا تلاداعم
،یداهنشیپ قمع
نایرج و یبد رد لاناک یلصا رد ره یعطقم زا زیررس
ار یبناج نیمخت دندز . هسیاقم شیپ ینیب یاه تلاداعم یداهنشیپ اب
هعومجم یاه فلتخم هداد یاه یبرجت دوجوم ناشن داد هک نیا تلاداعم
یم دنناوت خرمین حطس بآ و یبد نایرج ار اب تقد یبوخ شیپ ینیب دننک و زا تیمها یحارط رادروخرب دنتسه (
Jalili Ghazizadeh et
al., 2022
.) ههد رد شور یرتویپماک مولع شناد و یمتسیس تاناکما شیازفا رطاخ هب ریخا یاه هتفای جاور یکیلوردیه لئاسم لح رد یددع یاه
.تسا
Uyumaz (2005)
لاناک رد یبناج زیررس ر دودحم لضافت یددع لدم کی و داد رارق هعلاطم دروم ار یثلثم یاه
ضرف ساسا رب ا
قوف نایرج طیارش رد یژرنا ندوب تباث هبساحم یارب ینارحب
ارا بآ حطس لیفورپ و هیلخت یبد ی ئ
ومن ه هدافتسا اب .د زا
ود کینکت کبش ه
یبصع
،فلتخم
Bilhan et al., (2010)
یبد بیرض یاهزیررس
یبناج لیطتسم لکش عقاو رد لاناک شور زا هدافتسا اب ار میقتسم یاه
هکبش یاه یبصع شیپ روخ ( )FFNN
و هکبش یاه یبصع هیاپ یعاعش ( )RBNN
شیپ دندومن ینیب .
جیاتن ناشن داد هک کینکت یاه
تابساحم یبصع
یم دنناوت اب تیقفوم رد لدم یزاس بیرض یبد دروم هدافتسا رارق دنریگ . صخشم هدمآ تسدب جیاتن ساسارب ش
د لدم هک
رتهبFFNN
زا .تساRBNN
Aydin and Emiroglu (2013)
مرن زا هدافتسا اب رازفا
ANSYS Fluent
زیررس هیلخت تیفرظ هیبش ار یبناج یاه
.دندرک یزاس
شور اب ار دازآ حطس تارییغت اهنآ لدم وVOF
لدم یگتفشآ فلتخم یاه دورف ددع شیازفا اب یبد بیرض هک دش صخشم .دندومن یزاس
.تسا هتفای شیازفا
Azimi et al., (2016)
بیرض یبد یاهزیررس یبناج
یلیطتسم رد
کی لاناک هریاد یا قوف طیارش اب ینارحب
و اب
هدافتسا زا لدم یگتفشآ
RNG k-ε
و حرط مجح لایس ( )VOF
هیبش یزاس دندومن . اب هجوت هب جیاتن لدم
،یددع تارییغت یژرنا هژیو رد
دادتما زیررس یبناج یارب میژر نایرج قوف ینارحب
ًابیرقت تباث تسا و تفا یژرنا ینعم راد
،تسین اما اب شیازفا لوط زیررس ج یبنا فلاتخا
یژرنا نیب زیررس یبناج تسدلااب و نییاپ تسد شیازفا یم دبای .
Gharib et al., (2020)
بیرض یبد یاهزیررس یبناج
رارق هتفرگ رب یور لاناک یاه ارگمه اب هدافتسا زا نیشام یریگدای فا یطار
نردم دوخ ( یقیبطت
SAELM
هیبش ) نیرتهب هک داد ناشن جیاتن .دندومن یزاس لدم
SAELM
ریداقم بیرض یبد ار رب بسح ددع
،دورف
تبسن عافترا زیررس یبناج هب قمع نییاپ تسد شیپ ینیب یم .دنک
Ghaderi et al., (2020)
رض ی ب لخت ی ه ررس ی اهز ی بناج ی هبل تی ز هقنزوذ
ا ی اهرتماراپ و ی
اهنآ رب رثؤم ار
ددع تروص هب ی
سررب ی .دندرک
Abbasi et al., (2020)
ریثأت یاهرتماراپ یسدنه
بادرگ ریگ رب یور
زیررس یبناج هرگنک یا لدم زا هدافتسا اب ار یثلثم یددع
FLOW-3D
هیبش .دندومن یزاس
Rasaei et al., (2021)
دربراک لدم یددع
رد نییعت بیرض یبد یواح تابوسر قلعم یروبع زا یاهزیررس جیاتن .دندومن یسررب ار یبناج
نمض دییات ییاناوت لدم ددع ی
FLOW-
رد3D
هیبش یزاس نایرج یواح بوسر یروبع زا یاهزیررس
،یبناج ناشن داد هک اب شیازفا تظلغ راب نایرج
،قلعم بیرض یبد وبع یر
زا زیررس یبناج شیازفا یم دبای .
هجوت اب هب یریگراکب یاهزیررس
یبناج رد لاقتنا و لرتنک یبد رد نایرج یاه یبلایس و ریداقم لباق هجوت
،تعرس عوقو نایرج
قوف ینارحب یوررب زیررس یبناج رایسب لمتحم تسا . هدمع تاعلاطم ماجنا هدش رد هنیمز یاهزیررس یبناج
دودحم هب شور گشیامزآ یها
،هدوب نیاربانب اب هجوت هب طیارش دودحم هاگشیامزآ هنیزه
دایز ماجنا نآ اه و تفرشیپ یاه ریخا رد هنیمز لدم یاه
،یددع هیبش زاس ی نیا
زیررس اب مرن یاهرازفا زئاحCFD
تیمها تسا . یم هتفرگ ماجنا تاقیقحت یسررب اب
،هک تفایرد ناوت نونکات
تاقیقحت یسدنه طیارش یور رب
رد یبناج زیررس درکلمع یبایزرا و فک رتسب بیش تارییغت دننام یلصا لاناک قوف نایرج میژر و یبلایس طیارش
.تسا هدشن ماجنا ینارحب
هب رضاح قیقحت رد نیاربانب ییاسانش
رتشیب زا یروبع نایرج تاصخشم یور
یاهزیررس لیلحت ،یبناج
نایرج رد تلاح یز ینارحبر و
قوف یسررب و ینارحب ریثأت
تارییغت بیش رتسب رب درکلمع یکیلوردیه زیررس
یاه یم هتخادرپ یبناج .دوش
شور و داوم اه
یداعبا لیلحت
هبل یلیطتسم یبناج زیررس یارب لکش قباطم ،زیت
1 بیرض ،لدم یوررب نایرج طیارش و یکیلوردیه ،یسدنه یاهرتماراپ نتفرگ رظنرد اب
یم ریز رثؤم یاهرتماراپ زا یعبات یروبع نایرج یبد .دشاب
هطبار 3 )
1( 1, 1, , , , , , , ) Cd f Q h L P b S g
لکش 1 هبل یبناج زیررس زا یروبع نایرج کیتامش . نلاپ یامن :ب ،وربور یامن :فلا زیت
،هطبار نیا رد
Q1
،یدورو نایرج یبد
h1
،یبناج زیررس تسدلااب نایرج قمع ،یبناج زیررس لوطL
،یبناج زیررس عافتراP
ضرعb
،یلصا لاناک ،لاناک رتسب بیشs
،لایس صوصخم مرجρ
و لایس یکیمانید تجوزلμ
یم نیمز شنارگ باتشg
شور زا هدافتسا اب .دشاب
–یپ نودب یاهرتماراپ ساسارب یبناج زیررس زا یروبع نایرج یبد بیرض ،ماهگنیکاب هب لقتسم دعب
هطبار تروص 4
یم تسدب .دیآ
هطبار 4 )
2 1
1 1
( , , , , , Re)
d
L L P
C f s Fr
b h h
رد یبناج زیررس لوط ندوب تباث هب هجوت اب مه و رضاح قیقحت
یم ،یسررب دروم یبد هدودحم رد لاناک رد نایرج ندوب هتفشآ نینچ
( درک فذح لااب هطبار زا ار رتماراپ ود نیا ناوت
Daneshfaraz et al., 2020, 2021a, b
یم ریز تروصب یلک هطبار اذل .) .دشاب
هطبار 5 )
2 1
1
( , , )
d
C f P S Fr
h
یگتفشآ لدم
مرن رازفا
3D®
-
مرن زا یکی FLOW
لئاسم لح یاهرازفا یم و هدوبCFD
نایرج دناوت هیبش ار فلتخم یاه
رب مکاح تلاداعم .دنک یزاس
مرن نیا رد نایرج ریوان تلاداعم ،رازفا
یم مرج یاقب و سکوتسا ،ناراکمه و زارفشناد( دشاب
1400 مرن نیا .) رد نایرج لیلحت یارب رازفا
،ریذپان مکارت تلاح ریوان تلاداعم
- هکبش نادیم کی یوررب دودحم مجح شور اب ار سکوتسا یم لح یدنب
تلاداعم یمومع مرف .دنک
هب متنموم و یگتسویپ طباور رد بیترت
6 و 7 ( تسا هدش هئارا
Ghaderi et al., 2020
.)
i 0
j
U x
)6 هطبار
' '
( )
i i i
i j i i
i i i i j
U U P U
U u u g
t x x x x
هطبار 7 ) ،نآ رد هک
Ui
و
’i
تهج رد ناسون تعرس و طسوتم تعرس بیترت هبu xi
،
= (x, y, z) xi
، Ui= (U, V, W) و
’)
’, w
’, v
= (u
’i
.u
،ρ
،µ
وP gi
یم شنارگ باتش و راشف ،یکیمانید هتیزوکسیو ،صوصخم مرج بیترتب هظحل تعرس .دشاب
هطبار زا هدافتسا اب یا
+u’i
=Ui
ui
یم تسدب تهج هسره یارب هیبش .دیآ
مرن رد یگتفشآ یزاس رازفا
3D®
-
لدم زا هدافتسا اب FLOW
یم تروص یگتفشآ یاه نیا هک دریگ
لدم :زا دنترابع اه
1 هیبش لدم ) هبادرگ یزاس
( گرزب یاه )LES
، 2 هلداعمود لدم ) یا
،k-ɛ
3 هورگ لدم ) لامرن یاه
هدش
RNG (k-ɛ)
و 4 لوط )
.لتناراپ طلاتخا زا رضاح شهوژپ رد هلداعم
هلداعم ود فورعم یاه یا
یم هدافتساk-ε
.دوش ا اب ی ن ارض هک توافت ی
ب رد دوجوم تباث تلاداعم
لدم
k-
، ε
کی طسوت هک یرس
شور یاه یبرجت م جارختسا ی
،دندش لدم رد تروصبRNG
شور رص ی ح م هبساحم ی
دنوش . هورگ هیاپ رب لدم نیا
( زدلونیر هدش لامرن یاه درکیور لماش هک )RNG
طسوتم تلاداعم لح یارب یرامآ تیمک یارب هدش یریگ
یژرنا ریظن یگتفشآ یاه
یگتفشآ یشبنج فلاتا خرن وk
یگتفشآ یم ،تسا نآε
هیبش رد .دشاب اس
یگتفشآ لدم زا هدافتسا اب نایرج یگتفشآ یز
(k-ε)
زا RNG
یم هدافتسا ریز تلاداعم .دنک
هطبار 8
( ) )
( )
[( ) ]
i t
k
i j k j
k ku k
t x x x P
هطبار 9 )
2
*
1 2
( )
( )
[( ) ]
i t
k
i j j
u C P C
t x x x k k
:قوف تلاداعم رد هک هطبار 10 )
3
* 0
2 2 3
(1 )
1 C C C
هطبار 11
Sk )
هطبار 12 )
2 ij ij S S S
هطبار 13
1 )
( )
2
i j ij
j i
u u
S x x
ارض ی ب گتفشآ لدم رد هتفرگراکب ی
قباطمRNG
لودج ریز یم شاب د .
لودج 1 . تباث یاه گتفشآ لدم RNG ی
هئارا هدش طسوت ی توخا ( ناراکمه و 1992
)
0
k
2 C C1
C
012 / 0 38
/ 4 719
/ 0 719
/ 0 68
/ 1 42
/ 1 0845
/ 0
هیبش تاصخشم لح نادیم هکبش و یزاس
تسدلااب دورف ددع لماش ریغتم یکیلوردیه و یسدنه یاهرتماراپ (
)Fr
زیررس عافترا ، (
) P
رتسب بیش و (
) S
یم هک دنشاب ریثأت
رب مادک ره
زا یروبع نایرج یبد بیرض یور هبل یبناج زیررس
روظنم نیدب .تسا هدش یسررب زیت عافترا ود رد یبناج یاهزیررس
12 / 0 و 20 / 0 اب رتم
رتسب بیش هس 001
/ 0 ، 01 / 0 و 02 / 0 رد فلتخم 8
میژر اب فلتخم تسدلااب دورف ددع قوف و ینارحبریز یاه
اعومجم و ینارحب 48
هیبش
.دش ماجنا یزاس لکش رد
2 اج زیررس هندب زا ییامن هبل یبن
لاناک رتسب هیلوا بیش .تسا هدش هئارا نآ داعبا اب هارمه زیت
S=0.001
یم .دشاب
لکش 2 هبل یبناج زیررس زا ییامن ، نآ داعبا اب هارمه زیت
زا رضاح قیقحت رد 3
هزادنا اب کلاب شم تشرد شم داعبا اب کلاب شم کی .تسا هدش باختنا فلتخم شم یاه
شم هزادنا و رت
12 / 0 شم هزادنا هب رتزیر شم داعبا اب یبناج زیررس کیدزن یحاون رد کلاب شم کی ،یلصا لاناک یارب تهج هس ره رد رتم 09
/ 0 هب رتم
لوط 20 / 1 .دش هتفرگ رظنرد یلصا لاناک ضرع مه و رتم گرزب کلاب شم لخاد رد رتزیر کلاب شم هک تسا رکذ هب مزلا
هتفرگ رارق رت
ا کینکت نیا اب .تسا لولس داعب
مود کلاب شم رد یتابساحم یاه 30
ات 45 کچوک دصرد شم یمسا داعبا زا رت
مرن رد هتفر راکب یاه رازفا
یم لامعا دوش
. شم هزادنا اب یعرف لاناک یارب زین موس کلاب شم 08
/ 0 بیترت هب ضرع و لوط هب رتم 2
/ 1 و رتم 35 / 0 هدش داجیا رتم
مه .تسا لامعا یزرم طیارش نینچ هدش
شم تاصخشم ریاس هارمه هب لودج رد یدنب
2 مه و شم نینچ لکش رد لح نادیم هکبش یدنب
3 .تسا هدش هئارا
لودج 2 شم داعبا . لح نادیم هکبش یزرم طیارش و یدنب
شم کلاب زیاس
لولس (m) یزرم طیارش
دادعت شم عون
شم Z direction Y direction X direction
X min X max
Y min Y max
Z min Z max
012 MB 1 / 0 VFR
Outflow Symmetry
Symmetry Wall
Pressure 398562
تشرد
009 MB 2 / 0 Symmetry Symmetry
Symmetry Symmetry
Wall Pressure
657254 طسوتم
008 MB 3 / 0 Symmetry Symmetry
Symmetry Symmetry
Outflow Pressure
987652 زیر
لکش 3 . لامعا یزرم طیارش رضاح قیقحت لدم رد هدش
یبایزرا یاهرایعم
تحص یبایزرا تهج قیقحت زا لصاح یهاگشیامزآ اب یددع جیاتن زا هدمآ تسدب یاهرتماراپ یجنس
Emiroglu et al., (2011)
ود زا
( قلطم یاطخ نیگنایم رتماراپ ( طسوتم یاطخ دصرد و )MAE
هب هک هدش هدافتسا )APE
رد بیترت طباور
14 و 15 بیرض .تسا هدش هئارا
تحص دروم یبناج زیررس زا یروبع نایرج یبد .تسا هتفرگ رارق یجنس
هطبار 14 )
( ) ( )
1
1 N
EXP NUM
i
MAE M M
N
هطبار 15
( ) ( ) )
1 ( )
1 100
N EXP NUM
i EXP
M M
APE N M
،قوف طباور رد هک
(M)EXP
،یهاگشیامزآ جیاتن زا لصاح یکیلوردیه رتماراپ
(M)NUM
و یددع لح زا لصاح یکیلوردیه رتماراپ
N
هداد دادعت یم اه
.دشاب
تحص یجنس
تحص تهج رضاح قیقحت رد هداد یجنس
قیقحت زا یهاگشیامزآ اب یددع یاه
Emiroglu et al., (2011)
نیا رد .تسا هدش هدافتسا
مین هب طوبرم جیاتن قیقحت ب نایرج یبد بیرض و یبناج زیررس زا یروبع بآ حطس خر
زا هدمآ تسد ه
Flow-3D
قیقحت جیاتن اب
Emiroglu
et al., (2011)
تحص و هسیاقم لودج رد .تسا هدش یجنس
3 یارب یبناج زیررس زا یروبع نایرج یبد بیرض یبایزرا یاهرتماراپ جیاتن
هب یبناج زیررس لوط و عافترا بیترت
20 و 75 یتناس .تسا هدش هئارا رتم قحت
ی ق لاس رد رضاح 1401
نا پ و هتفرگ ماج ی
ش ی هن هزاب رد شهژپ
لاس اه ی 1934 ات 2022 .تسا هدش هئارا
لودج 3 یبناج زیررس زا یروبع نایرج یبد بیرض یهاگشیامزآ و یددع جیاتن هسیاقم . L=0.75; P=0.2(
)
لدم Fr (-)
(EXP) Cd
(NUM) Cd
MAE (-) APE (%)
لدم 1 28
/ 0 583
/ 0 554
/ 0 028
/ 0 93
/ 3
لدم 2 4
/ 0 492
/ 0 478
/ 0 014
/ 0 82
/ 2
لدم 3 63
/ 0 545
/ 0 55
/ 0 005
/ 0 04
/ 1
لودج رد 3
.تسا هدش هداد ناشن فلتخم تسدلااب دورف ددع هس رد ار یبناج زیررس زا یروبع نایرج یبد بیرض زا لصاح جیاتن
یم هدهاشم زا رتمک یهاگشیامزآ و یددع جیاتن نیب فلاتخا هک دوش
5 یم دصرد رتشیب و دشاب
تسدلااب دورف ددع یارب اطخ دصرد رادقم
28 / 0 رادقم و 93 / 3 یم دصرد یم هک دشاب
لدم .تسا مکاح جیاتن نیب یبوخ قباطت تفرگ هجیتن ناوت یاه
1 ، 2 و 3 لودج رد 3
هب بیترت
تحص رد لدم نیرتهب جیاتن هداد یجنس
دورف دادعا یارب یهاگشیامزآ و یددع یاه 28
/ 0 ، 4 / 0 و 63 / 0 یم .دشاب
یم هدهاشم یهاگشیامزآ جیاتن اب ،شم فلتخم هزادنا هس رد یبناج زیررس زا یروبع بآ حطس لیفورپ هسیاقم اب جیاتن دنور هک دوش
لکش( دراد یهاگشیامزآ جیاتن اب یبسانم یگنهامه 4
زا رتمک زیر و طسوتم شم هزادنا نیب جیاتن فلاتخا .) 5
/ 1 یم دصرد ناشن هک دشاب
یم دهد ریثأت هزادنا هیبش یارب بسانم شم ناونعب زیر شم اذل .تسا زیچان ًابیرقت یددع جیاتن رد شم یم باختنا یزاس
.دوش هب هجوت اب
کچوک اب هکنیا هیبش هسورپ نامز ،شم هزادنا ندش رت
یم شیازفا یزاس رتمک یارب موس تلاح هب تبسن شم هزادنا ندرک رتزیر اذل ،دبای
فلاتخا ندرک 1
رب رد دیاش ،دصرد هیبش یجورخ مجح و نامز ربا
یم هک یزاس هیبش یجورخ مجح و نامز فلاتخا دناوت
ًابیرقت یزاس 2
هب ،دنک داجیا ار یربارب یم ور نیا زا .دشابن هفرص
یم هنیهب شم ناونعب باختنا یارب زیر شم هزادنا هک تفرگ هجیتن ناوت هدیا دناوت
یم لآ
مه .دشاب هزادنا یاهرتماراپ هدودحم نینچ لودج رد هدش یریگ
4 .تسا هدیدرگ هئارا
لکش 4 هزادنا رد یبناج زیررس زا یروبع نایرج یلوط خرمین هسیاقم . عطقم :ب یبناج زیررس هناهد کیدزن یلوط عطقم :فلا شم فلتخم یاه
یلصا لاناک یضرع زکرم رد یلوط
لکش 5 مین یددع جیاتن زا یروبع نایرج یلوط خر
زیررس هناهد کیدزن یلوط عطقم ود رد تسدلااب دورف ددع یارب یبناج زیررس
یم ناشن یهاگشیامزآ جیاتن اب هسیاقم رد ار یلصا لاناک یضرع زکرم رد و یبناج یم هدهاشم .دهد
مین دنور هک دوش یروبع نایرج یلوط خر
هزادنا یهاگشیامزآ جیاتن هب کیدزن ،یددع جیاتن یارب یبناج زیررس زا طسوت هدش یریگ
Emiroglu et al., (2011)
یم ریداقم .دشاب
یاطخ وMAE
بیترت هب کیدزن یلوط عطقم یاربAPE
0053 / 0 و رتم 24 / 2 یلصا لاناک یضرع زکرم رد یلوط عطقم یارب و دصرد
بیترت هب 0021
/ 0 و 93 / 0 یم دصرد نایب هک دنشاب
شیامزآ و یددع ریداقم ود نیب یاطخ ندوب زیچان رگ .تسا یهاگ
لکش 5 یبناج زیررس زا یروبع نایرج یلوط لیفورپ هسیاقم . F1=0.63; L=0.75m; P=0.2m(
) یبناج زیررس هناهد کیدزن یلوط عطقم :فلا
یلصا لاناک یضرع زکرم رد یلوط عطقم :ب
لودج 4 رضاح شهوژپ یددع یاهریغتم هدودحم .
یبد ( یدورو )L/S تسدلااب نایرج قمع
m( ) دورف ددع
تسدلااب زیررس عافترا
m( ) زیررس لوط
m( رتسب بیش )
15 - 330 14
/ 0 - 242 / 0 169
/ –0 8 / 1 12
/ 0 و 20 / 0 75
/ 0 001
/ 0 ، 01 / 0 و 02 / 0
اتن ی ج ثحب و
نایرج حطس یلوط لیفورپ
تیلاعف رد لاناک امومع ،ییارجا یاه
بیش بآ لاقتنا و یرایبآ یاه بیش .دنتسه راد
هدش هتفرگ رظنرد رتسب یاه 001
/ 0 ،)دهاش بیش(
01 / 0
و 02 / 0 یم لکش رد .دنشاب یاه
6 و 7 هب عافترا یارب یبناج زیررس یلوط دادتما رد نایرج حطس لیفورپ بیترت 2
/ 0 و رتم 12 / 0 رد و رتم
قوف و ینارحبریز نایرج میژر ود یم هدهاشم .تسا هدش هئارا ینارحب
د هک دوش ،یلصا لاناک رتسب بیش شیازفا اب ،نایرج میژر ود ره ر
)فلا(
( ب )
)فلا(
( ب )
یم شهاک زیررس یور زا یروبع نایرج حطس بیش شیازفا اب ،زیررس یادتبا رد نایرج حطس تفا ،ینارحبریز نایرج میژر رد هکیروطب .دبای
هدرتسگ یمک ،لاناک رتسب نییاپ تمس هب و رت
یم لقتنم تسد س یشیازفا دنور لاح نیا اب .دوش
ات ینارحبریز نایرج میژر رد نایرج حط
رتسب رد زیررس یاهتنا بیش یاه
.دراد دوجو مه راد
لکش 6 . ریثأت ش ی ب ور رب رتسب ی
غت یی تار فورپ ی ل رج حطس ی نا روبع ی ررس زا ی ز بناج ی P=0.20 m ( )
میژر رد قوف و ریز یاه ینارحب
لکش 7 ینارحب قوف و ینارحبریز نایرج میژر رد یبناج زیررس زا یروبع نایرج حطس لیفورپ . P=0.12 m(
)
مه اب نایرج حطس شهاک نازیم نینچ یم نآ یاهتنا زا رتشیب ،زیررس یادتبا رد رتسب بیش شیازفا
قوف نایرج میژر رد .دشاب ینارحب
( ینارحبریز میژر )
( ینارحبریز میژر )
( قوف میژر ینارحب
) (
قوف میژر ینارحب
)
( قوف میژر ینارحب
( ) قوف میژر ینارحب
)
( ریز میژر ینارحب ( )
ریز میژر ینارحب )
رد نایرج حطس یور رتسب بیش تارثا ًابیرقت و هدوب نآ یاهتنا زا رتشیب زیررس یادتبا رد لاناک رتسب بیش شیازفا اب نایرج حطس تفا زین نییاپ و زیررس یاهتنا جیاتن اب شخب نیا جیاتن .تسا زیچان یلصا لاناک تسد
Azimi and Shabanlou (2018)
یدعب هتکن .دراد قباطت
لدم رد نایرج حطس تفا نایم یدایز توافت هک تسا نیا .درادن دوجو فلتخم عافترا اب زیررس یاه
لکش رد 8 قوف و ینارحبریز میژر ود یارب نایرج قمع تارییغت ادتما رد ینارحب
هدش هداد شیامن یبناج زیررس یکیدزن و لاناک د
یبوخ هب لکش نیا رد .تسا ریثأت
میژر رد رتسب بیش هداد شیامن یبناج زیررس یکیدزن رد نایرج حطس لیفورپ رب توافتم نایرج یاه
رج میژر رد نایرج قمع یدوعص دنور و میژر ود ره رد لاناک رتسب بیش شیازفا اب نایرج حطس تفا .تسا هدش دنور و ینارحبریز نای
قوف نایرج میژر رد زیررس دادتما رد نایرج قمع یلوزن .تسا هدهاشم لباق ینارحب
لکش 8 . غت یی تار رج قمع ی نا ررس دادتما رد ی
ز بناج قوف میژر :پچ تمس ،ینارحبریز میژر :تسار تمس( ی )ینارحب
:فلا
S=0.001 :ب
S=0.01 :ج S=0.02
ررس نامدنار ی
ز بناج ی رض و ی ب بد ی رج ی نا
لکش رد 9 قوف و ینارحبریز نایرج میژر ود و فلتخم زیررس عافترا و توافتم رتسب بیش طیارش رد دورف ددع یازا هب یبد بیرض تارییغت
یم هدهاشم .تسا هدش هئارا ینارحب اب ،تباث دورف ددع کی رد هک دوش
یم شهاک یبد بیرض یلصا لاناک رتسب بیش شیازفا .دبای
هکیروطب
زیررس عافترا یارب و ینارحب ریز نایرج میژر رد 12
/ 0 و 2 / 0 شهاک ثعاب بیترت هب لاناک رتسب بیش شیازفا ،رتم 86
/ 15 و 54 / 14 دصرد
یم شهاک میژر هسیاقم اب .دبای
بیش رد نایرج یاه یم ،توافتم رتسب یاه
نایب ناوت نایرج میژر رد یبد بیرض یشیازفا دنور هک درک
قوف نایرج میژر رد نآ یشهاک دنور و ینارحبریز بیش رد ،دورف ددع شیازفا یازا هب ینارحب
توافت نیا اب هدوب اجرباپ رتسب فلتخم یاه
هک ریثأت قوف نایرج میژر زا رتشیب ،ینارحبریز نایرج میژر رد یبد بیرض شهاک رد رتسب بیش ینارحب
یارب یبد بیرض ،لاثم یارب .تسا
عافترا اب زیررس لدم 2
/ 0 ینارحبریز نایرج میژر رد لاناک رتسب بیش شیازفا اب ،رتم 54
/ 14 یم شهاک دصرد هک تسا یلاح رد نیا ،دبای
قوف نایرج میژر رد یبد بیرض ینارحب
26 / 9 .تسا هتفای شهاک دصرد
