مدلسازی آستانه استغراق سرریزهای متخلخل قوسی با استفاده از مدل¬های محاسبات نرم
الموضوعات :مهرداد پیرزاد 1 , محمدحسین پورمحمدی 2 , حسین قربانی زاده خرازی 3 , محسن سلیمانی بابرصاد 4 , ehsan derikvand 5
1 - گروه مهندسی عمران، مهندسی و مدیریت منابع آب، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران
2 - گروه آب دانشگاه شوشتر
3 - هیات علمی
4 - عضو هیات علمی گروه آبیاری دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر
5 - Department of Water Science,
Shoushtar Branch, Islamic Azad University, Shoushtar, Iran
الکلمات المفتاحية: اندازه¬گیری جریان, جریان آزاد, جریان مستغرق, مدلسازی آزمایشگاهی, محاسبات نرم,
ملخص المقالة :
سرریزهای متخلخل به عنوان سازه¬های دوست¬دار محیط زیست، جایگزین مناسبی برای سرریزهای صلب متداول در صنعت آب می¬باشند. یکی از چالش¬های اندازه¬گیری دبی در سرریزها، تشخیص آزاد یا مستغرق بودن جریان است. برای تعیین مرز بین این دو نوع جریان از شاخص آستانه استغراق استفاده می¬شود. در این تحقیق توانایی مدل شبکه عصبی مصنوعی و ترکیب آن با یک مدل بهینه¬ساز در پیش¬بینی شاخص آستانه استغراق ارزیابی شده است. برای این منظور از یک مجموعه داده آزمایشگاهی انجام شده با این هدف استفاده شده است. آزمایش¬های این تحقیق در یک فلوم به طول، عرض و ارتفاع به¬ترتیب 20، 6/0 و 5/0 متر انجام شده است. برای این تحقیق 20 مدل سرریز در دبی¬های مختلف مورد آزمایش قرار گرفته و در مجموع 175 آزمایش انجام شده است. نتایج مدلسازی نشان داد که مدل MLP با خطای متوسط حدود 7 درصد و مدل ترکیبی MLP-GNDO با خطای متوسط در حدود 4 درصد مقدار شاخص آستانه استغراق را پیش¬بینی کرده¬اند.
[1] Potter, M. C., Wiggert, D. C., and Ramadan, B. H. 2012. Mechanics of fluids SI version. Cengage learning.
[2] White, F. M. 1990. Fluid mechanics. New York.
[3] Mohamed, H. I. 2010. Flow over gabion weirs. Journal of irrigation and drainage engineering, 136(8): 573-577.
[4] Fathi-moghaddam, M., Sadrabadi, M. T., and Rahmanshahi, M. 2018. Numerical simulation of the hydraulic performance of triangular and trapezoidal gabion weirs in free flow condition. Flow Measurement and Instrumentation, 62, 93-104. 963-971.
[5] Rahmanshahi, M., and Shafai Bejestan, M. 2020. Gene-expression programming approach for development of a mathematical model of energy dissipation on block ramps. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 146(2), 04019033.
[6] Chanson, H. 2006. Discussion of “discharge through a permeable rubble mound weir” by Kohji Michioku, Shiro Maeno, Takaaki Furusawa, and Masanori Haneda. Journal of Hydraulic Engineering, 132(4), 432-433.
[7] Hasanian Shirvan, S., Pirzadeh, B., Rajaei, S. H., and Shafai Bejestan, M. 2023. Experimental investigation of gabion broad-crested weirs under upstream partial blockage conditions. Water Supply, 23(7), 2638-2648.
[8] Safarzadeh, A., and Mohajeri, S. H. 2018. Hydrodynamics of rectangular broad-crested porous weirs. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 144(10), 04018028.
[9] Salmasi, F., and Sattari, M. T. 2017. Predicting discharge coefficient of rectangular broad-crested gabion weir using M5 tree model. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 41, 205-212.
[10] Shariq, A., Hussain, A., and Ahmad, Z. 2022. Flow over gabion weir under free and submerged flow conditions. Flow Measurement and Instrumentation, 86, 102199.
[11] Salmasi, F., Sabahi, N., and Abraham, J. 2021. Discharge coefficients for rectangular broad-crested gabion weirs: experimental study. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 147(3), 04021001.
[12] Shariq, A., Hussain, A., and Ahmad, Z. 2020. Discharge equation for the gabion weir under through flow condition. Flow Measurement and Instrumentation, 74, 101769.
[13] Leu, J. M., Chan, H. C., and Chu, M. S. 2008. Comparison of turbulent flow over solid and porous structures mounted on the bottom of a rectangular channel. Flow Measurement and Instrumentation, 19(6), 331-337.
[14] Mohammadpour, R., Ghani, A. A., and Azamathulla, H. M. 2013. Numerical modeling of 3-D flow on porous broad crested weirs. Applied Mathematical Modelling, 37(22), 9324-9337.
[15] Rahmanshahi, M., Jafari-Asl, J., Shafai Bejestan, M., and Mirjalili, S. 2023. A Hybrid Model for Predicting the Energy Dissipation on the Block Ramp Hydraulic Structures. Water Resources Management, 37(8), 3187-3209.
[16] Rahmanshahi, M., Jafari-Asl, J., Fathi-Moghadam, M., Ohadi, S., and Mirjalili, S. 2023. Metaheuristic learning algorithms for accurate prediction of hydraulic performance of porous embankment weirs. Applied Soft Computing, 111150.
[17] Hager, W. H., and Schwalt, M. 1994. Broad-crested weir. Journal of irrigation and drainage engineering, 120(1), 13-26.
[18] Barenblatt, G. I. 1987. Dimensional analysis. CRC Press.
[19] Bijankhan, M., Teymourkhani, A., and Ferro, V. 2022. Portable central baffle flume. Journal of Agricultural Engineering, 53(2).
