کاربرد روش‌های المان محدود و حجم محدود در تحلیل جریان آب روی سرریز اوجی(مطالعه موردی: سد دامغان)

نویسندگان

چکیده

طراحی هیدرولیکی صحیح و دقیق سرریزها به‌عنوان یکی از اجزای اصلی سدها،‏ اهمیت زیادی در پایداری و ایمنی سدها دارد. تعیین مشخصه‌های هیدرولیکی جریان با مدل‌های فیزیکی،‏ نیاز به هزینه‌ و وقت زیاد دارد. در این پژوهش با حل عددی توابع پواسون جریان و فشار به روش المان محدود و با تحلیل مدل آشفتگی k-? و مدل حجم سیال با استفاده از تکنیک حجم محدود،‏ جریان روی سرریز اوجی در حالت دو بعدی شبیه‌سازی شد. هم‌چنین نتایج حاصل از مدل‌های مذکور و مقادیر اندازه‌گیری شده با هم مقایسه شده و دقت مدل‌ها در تعیین پروفیل سطح آب و سرعت جریان بررسی شد. میانگین خطای نسبی محاسبه سرعت به ازای روش‌های المان محدود و حجم محدود به‌ترتیب ??‎/?% و ??‎/?% و میانگین خطای نسبی محاسبه پروفیل سطح آزاد آب به‌ترتیب ??‎/?% و ??‎/?% به دست آمد. نتایج نشان داد که روش حجم محدود در شبیه‌سازی هیدرولیک جریان عملکرد بهتری داشته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of finite element and finite volume methods for analyzing flow over ogee spillway (Case study: Damghan dam)

نویسندگان [English]

  • m n
  • z s
  • a h
  • h s
  • f sh
چکیده [English]

Accurate design of Spillways as one of the main parts of dams is an important issue in the stability and safety of dams. Determining the characteristics of flow hydraulic by using physical models is too expensive and time-consuming. In this study, two-dimensional flow over ogee spillway was simulated by solving Poisson functions of stream and pressure using the Finite Element method and analyzing k-? turbulence and volume of fluid models in Finite Volume technique. Also a comparison was made between the results of numerical models and measured values in order to investigate the accuracy of the models in calculation of water free surface profile and flow velocity. The average relative error in velocity calculation using Finite Element and Finite Volume approaches was obtained ?.??% and ?.??%, respectively. The corresponding values for free surface profile were obtained ?.??% and ?.??%, respectively. The results showed that the Finite Volume approach had better performance than the Finite Element method in modeling flow hydraulic over the ogee spillway.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flow hydraulic-Spillway-Numerical solution-Turbulence model.-Relative error-