ارائه معادله‌ای نوین برای پیش‌بینی عمق پرش هیدرولیکی در کانال‌های همگرا: اعتبارسنجی آزمایشگاهی و مبتنی بر شبکه‌های عصبی مصنوعی
الموضوعات :ايمان رستمي راوري 1 , رضا محمدپور 2
1 - عضو هیئت علمی
2 - گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی استهبان
الکلمات المفتاحية: Converging hydraulic jump, Sequent depth ratio, Artificial intelligence, Energy dissipation, ANNs validation,
ملخص المقالة :
پرش هیدرولیکی، به‌عنوان یک پدیده کلیدی که گذار جریان از رژیم فوق‌بحرانی به زیر‌بحرانی را نشان می‌دهد، نقش محوری در استهلاک انرژی و طراحی سازه‌های هیدرولیکی ایفا می‌کند. این پژوهش به بررسی جامع ویژگی‌های پرش هیدرولیکی در کانال‌های مستطیلی همگرا می‌پردازد؛ موضوعی که به دلیل پیچیدگی رفتار آشفته جریان، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، با بسط معادله مومنتوم کلاسیک و لحاظ‌کردن اثرات همگرایی کانال و پارامترهای هندسی کلیدی، یک معادله تحلیلی نوین برای پیش‌بینی عمق ثانویه ارائه شده است. مدل توسعه‌یافته با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی و مدل‌سازی پیش‌بینی مبتنی بر شبکه‌های عصبی مصنوعی (ANN) اعتبارسنجی گردید. نتایج اعتبارسنجی مبتنی بر هوش مصنوعی، دقت بالای رابطه پیشنهادی را تأیید کرده و همخوانی قابل‌توجهی با نسبت‌های عمق مشاهده‌شده و محاسبه‌شده نشان می‌دهد. یافته‌ها نشان می‌دهند که معادله جدید علاوه بر ارتقای درک از دینامیک جریان‌های غیر یکنواخت، ابزاری مطمئن برای بهینه‌سازی طراحی حوضچه‌های آرامش در کانال‌های همگرا فراهم می‌آورد. این پژوهش با پیوند مدل‌سازی تحلیلی و یادگیری ماشین، گامی مهم در جهت توسعه تحلیل‌های مدرن هیدرولیکی محسوب می‌شود.
1. Abrishami, J., & Hosseini, M. (2001). Hydraulics of Open Channels [In Persian]. Imam Reza University Press.
2. Farhudi, J. (1993). Flow in Open Channels [In Persian]. Urmia University Press.
3. Allahdadi, K., Kazemianzadeh, A., & Shafaei, M. B. (2008). Experimental study on the effect of roughness height on conjugate depth ratio and roller length of hydraulic jump in stilling basins. Proceedings of the 3rd Iranian Water Resources Management Conference, University of Tabriz, Iran.
4. Honar, T., & Pourhamzeh, S. (2010). Experimental study of converging hydraulic jump in stilling basins. Journal of Water and Soil, 24(5), 966-972.
5. Chow, V. T. (1959). Open Channel Hydraulics. McGraw-Hill Book Company, New York.
6. Chanson, H., & Montes, J. S. (1995). Characteristics of undular hydraulic jump: experimental apparatus and flow patterns. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 121(2), 129–144.
7. Ippen, A. T. (1951). Mechanics of supercritical flow. Transactions of the ASCE, 116, 268–295.
