کاربرد مدل عددی سه بعدی و سیستم‌های هوشمند در واسنجی ضریب دبی در سازه ترکیبی سرریز-روزنه

سازه ترکیبی سرریز لبه تیز مثلثی-روزنه مستطیلی مهمترین سازه‌هایی هست که علاوه بر تنظیم سطح آب و اندازه گیری دبی، عملیات رسوب شویی و تخلیه جریان را به وسیله روزنه موجود انجام می‌دهد. در تحقیق سعی شده تا با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی، ابتدا این 4 مدل با شرایط هندسی مختلف این سازه به صورت سه بعدی توسط نرم افزار flow-3d شبیه سازی گردد. سپس، با انجام آنالیز ابعادی به بررسی تاثیر پارامترهای بی بعد موثر در این تحقیق بر روی ضریب دبی پرداخته. این پارامترهای بی بعد عبارتند از h/b، h/dو h/y، که در آن h عمق آب روی سریز، b عرض دریچه، d ارتفاع دریچه و y فاصله بین بالای دریچه تا راس سرریز می باشد. در نهایت با تهیه چهار مدل مختلف هوش مصنوعی به ارزیابی و مقایسه دقت این مدل‌ها در تخمین دبی پرداخته. نتایج نشان دادند که دقت برنامه flow-3d در شبیه سازی سه بعدی این سازه خوب می‌باشد و شاخص‌های آماری مناسبی در شبیه سازی هد آب و ضریب دبی جریان ارائه گردید (rmse، mae، mrae برای ضریب دبی به ترتیب برابر با 0.0673، 0.221 و 0.295). همچنین، نتایج در تمام مدل‌ها نشان دادند که ضریب دبی با پارامترهای بی بعد رابطه معکوس دارد. ضریب دبی در این سازه ترکیبی تقریبا بین 0.3 تا 0.9 می باشد. آنالیز دقت سنجی و نتایج حاصل از چهار مدل هوش مصنوعیmlp، m5p، rbf و grnn نشان دادند که، مدل mlp به عنوان برترین مدل و در ادامه آن مدلهای m5p، rbf و grnn به ترتیب قرار دارند.

Application of a three dimensional numerical model and soft computing models in discharge coefficient estimation for combined weirgate structure

Combined triangular crested weirrectangular gate is one of the most important structures which controlling the level of water surface, measuring discharge and avoiding the sedimentation behind the weir. In this study, 4 models with different geometric conditions were simulated via Flow-3D software. Then, dimensional analysis was done to evaluate the effect of involved dimensionless parameters on the discharge coefficient. These parameters are h/b, h/d and h/y, where h is the water head over the weir, b is the gate width, d is the gate height and y is the distance between the top of the gate to the bottom of weir. Moreover, four different intelligent system models prepared and the accuracy of these models for estimation of discharge were evaluated and compared with each other. Results show that Flow-3D is very accurate in 3D simulation of this structure. Besides, Statistical indices are good for simulation the water head and discharge coefficient, in this study (RMSE, MAE and MRAE for discharge coefficient are 0.0673, 0.221 and 0.295, respectively). Moreover, results show that in all models the dimensionless parameters of h/b, h/d and h/y has inverse proportion with discharge coefficient. Discharge coefficient of combined weirgate of this study is in the range of 0.30.9. On the other hand, the results of four intelligent system models of MLP, M5P, RBF and GRNN show that the MLP model is the superior model among others and respectively M5P, RBF and GRNN are in the next grade.