بهینه‌سازی شاخص‌های هندسی صفحه مستغرق در بستر رسوبی کانال مستقیم با روش تاگوچی و GRA

Abstract

چکیده- صفحات مستغرق، سازه­هایی هستند که در بستر رودخانه­ها و کانال­ها با زاویه­ای در برابر جریان نصب می شوند. این سازه­ها معمولاً به صورت گروهی استفاده می­شوند و کارکرد اصلی آن ها ایجاد جریان گردابی و تغییر الگوی جریان و بستر است. کارکرد صفحات مستغرق تحت تأثیر شاخص های هندسی آن ها است. در این پژوهش، شاخص های هندسی یک صفحه مستغرق در بستر رسوبی کانال مستقیم با مدل سازی عددی بهینه سازی شده است. منظور از بهینه سازی شاخص های هندسی یک صفحه در این پژوهش، تعیین هم زمان طول، ارتفاع و زاویه نصب صفحه در برابر جریان است، به گونه ای که بهترین شرایط برای عمیق کردن بستر کانال­ها در مقابل دهانه آب گیرهای جانبی و انحراف رسوبات از مقابل دهانه آب گیرها فراهم شود. بنابراین پس از شبیه سازی الگوی جریان و رسوب پیرامون یک صفحه مستغرق در بستر آبرفتی کانال مستقیم با استفاده از نرم افزار SSIIM و واسنجی و سنجش درستی نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی، شاخص های هندسی مؤثر بر کارکرد صفحه مستغرق بررسی شده است. هر یک از شاخص های طول صفحه، ارتفاع صفحه و زاویه برخورد جریان با صفحه در چهار سطح تغییر انتخاب شدند و چهار تابع پاسخ نیز برای بهینه­سازی درنظر گرفته شد. بهینه سازی شامل کمینه عمق آب شستگی در لبه های ابتدایی و انتهایی صفحه، کمینه ارتفاع رسوب گذاری در پایین دست صفحه و بیشینه حجم آب شستگی در پایین دست صفحه است. برای کاهش تعداد مطالعات، بدون این که در نتایج خطای زیادی وارد شود، مطالعات با روش تاگوچی طراحی شد. برای تحلیل نتایج و بهینه­سازی چندین تابع پاسخ از روش GRA استفاده شد. در نهایت، ترکیب بهینه شاخص های هندسی صفحه و نیز تأثیر هر یک از شاخص ها بر تابع پاسخ تعیین گردید. نتایج این تحلیل نشان داد که زاویه برخورد جریان با صفحه، بیشترین تأثیر را بر کارکرد صفحه مستغرق بر اساس توابع پاسخ مورد نظر دارد.