بررسی جریان عرضی پیرامون آبشکن با درصدهای مختلف بازشدگی در کانال با بستر متحرک

چکیده سابقه و هدف:. بسیاری از سازه‌های احداث شده در رودخانه‌ها به علت عدم شناخت صحیح پدیده آبشستگی تخریب شده و خسارات زیادی به آنها وارد می گردد. بنابراین اطلاع از مقدار حداکثر آبشستگی اطراف سازه‌هایی که در رودخانه‌ها احداث می‌شوند از اهمیت خاصی برخوردار است. آبشکن‌ها به طور وسیعی به منظور ساماندهی رودخانه‌ها در کشور طراحی و اجرا می‌شوند. این روش که به عنوان یکی از موثرترین روش‌های تثبیت سواحل رودخانه‌ها مطرح می‌باشد روز به روز در حال توسعه و گسترش می‌باشد. در این مطالعه نیز سعی گردیده تا نتایج آزمایشگاهی میزان آبشستگی مربوط به یک فلوم در حالت های مختلف نصب آبشکن با درصدهای مختلف بازشدگی با استفاده از مدل‌های مختلف آشفتگی شبیه‌سازی عددی شده و ضمن معرفی بهترین مدل آشفتگی با محاسبه معیارهای جریان عرضی که در اثر حضور آبشکن ایجاد می گردد، تاثیر درصد بازشدگی آبشکن بر روی قدرت جریان عرضی ایجاد شده و طولی از پایین دست آن که کماکاان جریان عرضی ادامه می یابد مشخص گردد. مواد و روش‌ها: به‌منظور مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی، نتایج برداشت آزمایشگاهی در اطراف آبشکن بسته و باز با درصدهای باز شدگی 30، 50 و 70 نصب شده در یک فلوم مورد استفاده قرار گرفت. فلوم مزبور دارای 14 متر طول، 2 متر عرض و 5/0 متر ارتفاع بوده و شیب کف آن نزدیک به صفر می‌باشد.دبی جریان 50 لیتر بر ثانیه، قطر متوسط مصالح26/0 میلیمتر و شرایط جریان زلال می باشدو سرعت جریان کمتر از سرعت آستانه حرکت ذرات می باشد. جهت مدلسازی عددی فلوم مزبور نیز از نرم افزار Flow-3D استفاده شد. یافته‌ها: مقایسه نتایج حاصل از مدلسازی عددی و نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که مدل عددی در پیش‌بینی الگوی آبشستگی و توپوگرافی بستر در اطراف آبشکن‌های باز با بازشدگی های متفاوت و نیز آبشکن بسته توانمند عمل می‌نماید. بررسی قدرت گردابه‌های ایجاد شده در اطراف آبشکن‌های باز با محاسبه و مقایسه برخی از معیارهای بیان‌گر قدرت جریان‌های عرضی انجام، و چگونگی تغییرات و تداوم قدرت جرین عرضی قبل و بعد از آبشکن، نسبت به میزان بازشدگی آبشکن بررسی گردید. سپس همان معیارهای بیان‌گر قدرت جریان عرضی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) پیش‌بینی و نتایج حاصل از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) با نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی مقایسه شده است. . نتایج حاصله برای معیارهای جریان عرضی محاسبه شده نشان می دهد که می توان انحراف جریان توسط آبشکن با درصد بازشدگی بیش از پنجاه درصد را تقریبا نادیده گرفت و برای آیشکن نفوذناپذیر جریانهای عرضی تا طولی بیش از 4/1 طول آبشکن نیز کماکان ادامه دارند. نتیجه گیری: مدلسازی عددی با نرم‌افزار Flow-3D جهت تخمین محل و میزان حداکثر آبشستگی اطراف آبشکن‌های بسته و باز با درصدهای مختلف بازشدگی موفق عمل می نماید. همچنین قدرت جریان‌های عرضی در بالادست و پایین دست آبشکن با درصد بازشدگی آبشکن باز مرتبط است. و در صورتیکه یکی از اهداف احداث آبشکن انحراف جریان طولی می باشد افزایش بیش از 50 درصد بازشدگی آبشکن این نقش را بسیار کمرنگ خواهد کرد. هم‌چنین با مقایسه نتایج حاصل از شبکه عصبی و معیارهای قدرت جریان عرضی مشخص گردیده که شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، می‌تواند نتایج قابل قبولی برای این معیارها در مقاطع مختلف عرضی ارائه دهد. واژگان کلیدی: آبشکن بسته و باز، آبشستگی، جریان عرضی، شبیه‌سازی عددی، شبکه‌ عصبی.