كاربرد روش اجزا محدود در تحليل جريان آب از روي سرريزهاي اوجي و بررسي ميزان خطاي سرعت

The Employment of the Finite Element Method in the Analysis of Flow over Ogee Spillways and the Velocity Error Evaluation

طراحي آبي صحيح و دقيق سرريزها به عنوان يكي از اجزا اصلي سدها، نقش به سزايي در پايداري و ايمني آنها دارد. تعيين مشخصه‌هاي آبي جريان با استفاده از شبيه هاي فيزيكي، مستلزم صرف وقت و هزينه‌ي زياد مي باشد. با ارايه‌ي روش هاي عددي و حل معادلات پيچيده ي حاكم مي‌توان از شبيه هاي رياضي سرريز، بهره گرفت. يكي از شبيه هاي رياضي جريان، شبيه جريان بالقوه است كه با فرض جريان غير چرخشي، سيال بدون لزجت و غيرقابل تراكم حاصل مي‌گردد. در اين تحقيق، با به‌كارگيري اين شبيه و با استفاده از روش اجزا محدود، مشخصات جريان روي سرريز اوجي مورد تحليل قرار گرفت. مقايسه ي نتايج حاصل از روش عددي با مقادير تجربي و بررسي اندازه ي خطا، نشان دهنده ي عملكرد مناسب شبيه بود.

Accurate and suitable design of spillways as major parts of dams is very important in the stability and safety of dams. Hydraulic characteristics of flow are determined by benefiting from physical models, however, they are expensive and time-consuming to construct. These difficulties maybe overcome by the development of mathematical models using the numerical methods. The potential flow model is one of the mathematical flow models which used in this research. In this model, flow is assumed incompressible, non- viscous and irrotational. Flow characteristics over an ogee spillway were analyzed using the finite element method to develop a mathematical model. The results of numerical method compared with experimental values and the amount of error estimated. A good agreement was reached between the theoretical and experimental values.