مدل‌سازی عددی دو بعدی امواج غلتان روی شوت‌ها و بررسی عوامل موثر بر تشکیل آنها

امواج غلتان با ایجاد ناپایداری‌ها و رفتار آشفته در کانال‌ها و شوت‌ها، سازه‌ هیدرولیکی و سازه‌های مستهلک کننده‌ی انرژی پایین‌دست آن را تحت تاثیر قرار می‌دهند. تحقیق حاضر با هدف ارائه‌ی مدل عددی برای مدل‌سازی امواج غلتان در رژیم آشفته و تحلیل شرایط شکل‌گیری امواج غلتان در سطح آزاد جریان و عوامل موثر بر آن انجام شده است. معادلات حاکم در مدل عددی حاضر، معادلات ناویر استوکس متوسط گیری شده در عمق هستند که با استفاده از روش حجم محدود منقطع سازی شده‌اند. در تحقیق حاضر، از روش hllc برای مدل‌سازی استفاده شده است. سپس به منظور افزایش دقت، روش tvd-waf که دارای دقت مرتبه دوم در مکان و زمان می‌باشد، انتخاب شده است. به منظور مدل‌سازی آشفتگی، مدل k-ε استاندارد انتخاب شده است. نتایج حاصل از مدل عددی حاضر با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی موجود مقایسه شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که اعمال اغتشاش منظم در ورودی کانال می‌تواند باعث ایجاد امواج غلتان متناوب شود و دامنه و دوره‌ی تناوب این امواج غلتان متناوب به دامنه‌ی اغتشاش اعمال شده در ورودی کانال بستگی ندارد. اما هرچه دامنه‌ی اغتشاش اعمال شده درصد بزرگتری از عمق نرمال باشد، فاصله‌ی تشکیل امواج غلتان از ابتدای کانال کوتاهتر شده و امواج سریعتر تکامل می‌یابند. به علاوه تحلیل و مقایسه نتایج نشان‌دهنده تاثیر عدد فرود در شکل‌گیری و تکامل امواج غلتان است.

Estimation of Scour Depth in Pipelines Laid on the Seabed under Live Bed Condition using a Hybrid 〖M5〗^’GLUE Model

Estimation of scour depth in pipelines laid on the seabed is an important subject in pipeline design process. Due to the variability of scouring nature, a hybrid stochastic scouring decision tree model (M5ʹGLUE) was developed using GLUE approach and it was compared with other deterministic scouring decision tree model under live bed condition. The results obtained in both train and test steps showed that the mean value of determination coefficient of hybrid model in estimation of scouring was 0.72.  Therefore, the M5ʹGLUE model has good accuracy in the estimation of pipeline scouring. Furthermore, having employed two other index Root Mean Square Error and Agreement Coefficient, it was revealed that the accuracy of scouring estimation was improved by 18 percent using hybrid model in comparison to deterministic tree model. Less improvement was occurred under live bed condition with small (e/D). Generally, it can be concluded that the developed hybrid model in comparison to the deterministic tree model has good accuracy for estimation of scour depth in pipes laid on the seabed.