واسنجی پارامترهای حاکم بر مدل شیونو و نایت بمنظور تخمین تنش برشی در کانال‌های ذوزنقه‌ای

لشکرآرا, بابک; دهقانی, ایراندخت

doi:10.22055/jise.2016.11805

واسنجی پارامترهای حاکم بر مدل شیونو و نایت بمنظور تخمین تنش برشی در کانال‌های ذوزنقه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استادیار گروه مهندسی عمران دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول

² دانشجوی دوره کارشناسی ارشد مهندسی عمران دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول

10.22055/jise.2016.11805

چکیده

مدل شیونو و نایت برای تعیین توزیع عرضی سرعت متوسط عمقی و تنش برشی نیازمند واسنجی است. تحقیق حاضر در راستای تدقیق پارامترهای مؤثر بر واسنجی مدل شیونو و نایت در کانال‌های ذوزنقه‌ای روباز تدوین شده است. انتخاب صحیح پارامترهای ضریب اصطکاک ( f )، جریان ثانویه ( Γ ) و لزجت گردابی (λ) در تخمین دقیق توزیع عرضی تنش برشی نقش به‌سزایی دارند. برای این منظور از نتایج آزمایشگاهی محققین پیشین برای بهینه سازی پارامترهای سه گانه مذکور استفاده شد. برای این منظور سطح مقطع جریان با توجه به میزان نسبت ظاهری P_b/P_w ، به تعدادی زیر بخش و سلول‌های جریان ثانویه تقسیم گردید و سپس با استفاده از روش بهینه سازی تکاملی ، عملیات واسنجی پارامترهای ضریب اصطکاک ( f )، جریان ثانویه (Γ) و لزجت گردابی (λ) در تعیین میزان تنش برشی در هر یک از زیر بخش‌ها انجام گردید. نتایج حاکی از آن است که پارامتر ضریب زبری(f ) به ازای مقادیر نسبت ظاهری بزرگتر از دو و پارامتر لزجت گردابی (λ) به ازای مقادیر P_b/P_wبزرگتر از شش مستقل از نسبت P_b/P_w می باشند. نتایج نشان داد که گرادیان تغییرات پارامترهای (f )، (λ) و (Γ) به ازاء نسبت ظاهری P_b/P_w کوچکتر از چهار، از افزایش نسبی شدیدی برخوردار است. هرچند که بررسی منابع پیشین حاکی از آن است که مقدار لزجت گردابی در مسائل کاربردی معادل 67/0 در نظر گرفته می‌شود ولی نتایج تحقیق حاضر نشان داد که برای واسنجی مدل شیونو و نایت مقدار پارامتر لزجت گردابی ثابت نبوده و در شرایط مختلف مقدار متناسب با شرایط مسئله را طلب می نماید. مقایسه نتایج تنش برشی بستر و جداره حاصل از تحقیق حاضر با نتایج آزمایشگاهی، حاکی از دقت مطلوب واسنجی پارامترهای (f) ،(λ) و (Γ) می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.25885952.1394.38.4.16.7

عنوان مقاله [English]

Calibration of Shiono and Knight Model to Estimate Shear Stress for Trapezoidal Channel

نویسندگان [English]

Babak Lashkar Ara ¹
Iran Dokht Dehghani ²

چکیده [English]

Aim of this study is to calibrate Shiono and Knight model for better determination of shear and velocity distribution in trapezoidal open channels. To do this, correct estimation of friction factor (f), secondary current (Γ), and eddy viscosity (λ) is proposed as key affecting parameters. Available data in literature are used to optimize these three parameters. Using channel aspect ratio P_b/P_w, the channel subsections are selected. Non-dominated Sorting Genetic Algorithm is used to optimize the parameters and estimate shear and velocity distribution for each subsection. Results reveal that effects of friction factor and eddy viscosity are significant for aspect ratios of less than 2 and 6, respectively. Rate of change of the parameters with the aspect ratio show a considerable increase for aspect ratios of less than 4. In oppose to the literature for suggestion of a constant eddy viscosity of 0.67, calibration of the Shiono and Knight model in this study showed a variable eddy viscosity for variable flow conditions. Comparison of the model and experimental results confirms correct estimation of the aforementioned parameters.

کلیدواژه‌ها [English]