بررسی مقایسه ای پارامترهای تاثیرگذار بر میزان استهلاک انرژی در کانال‌های با مقاطع مختلف بر اساس روش آنالیز فاکتوریل و روش هوشمند GPR

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی گروه آب دانشکده عمران دانشگاه تبریز

2 دانشکده عمران

3 گروه عمران، داتشکده فنی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهر، اهر - ایران

چکیده

تخمین دقیق مشخصات پرش هیدرولیکی از جمله میزان استهلاک انرژی نقش مهمی در طراحی بهینه سازه‌های هیدرولیکی دارد. در تحقیق حاضر، استهلاک انرژی نسبی ناشی از پرش هیدرولیکی در کانال‌های با مقاطع مختلف (شامل مقطع مستطیلی، واگرای ناگهانی و ذوزنقه‌ای) با المان‌های زبر متفاوت و با نحوه چیدمان متفاوت با استفاده از روش هوشمند رگرسیون فرآیند گاوسی (GPR) مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، ابتدا با استفاده از روش آنالیز فاکتوریل پارامترهای دارای همبستگی بیشتر با میزان استهلاک انرژی تعیین شد. سپس با استفاده از این پارامترها مدل‌های متفاوتی تعریف گردید و با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی نحوه تاثیر نوع کانال و المان‌های زبر بر روی استهلاک انرژی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل مدل‌ها کارایی بالای روش به‌کار رفته را در تخمین میزان استهلاک انرژی نسبی به خوبی نشان داد. ملاحظه گردید که مدل‌های تعریف شده برای کانال واگرا با بلوک مرکزی نسبت به کانال‌های دیگر منجر به نتایج دقیق‌تری می‌گردند. برای این کانال مدل با پارامترهای ورودی F1 و (y2-y1)/y1 مدل برتر انتخاب شد و ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ ارزﻳﺎﺑﻲ برای داده های آزﻣﻮن برابر با مقادیر 0.987= NSE=0.995,R و RMSE=0.021 بدست آمد. همچنین مشاهده گردید که مشخصات المان‌های زبر در بستر کانال در تخمین استهلاک انرژی نسبی تاثیرگذار بوده و بین دو نوع المان‌های زبر با چیدمان شطرنجی و موازی، نتایج بدست آمده از تحلیل مدل‌‌ها در نوع موازی دقیق‌تر است. مطابق با نتایج آنالیز حساسیت به دو روش فاکتوریل و حذفی، مشخص شد که عدد فرود تاثیرگذارترین پارامتر در تخمین استهلاک انرژی نسبی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparative Study of Effective Parameters on Relative Energy Dissipation in Channels with Different Shapes based on Factorial Analysis and Intelligent GPR Method

نویسندگان [English]

  • Kiyoumars Roushangar 1
  • Roghaye ghasempour 2
  • SEYEDMAHDI SAGHEBIAN 3
1 Department Hydraulic Engineering, Faculty of Civil Engineering, Tabriz University, Iran
2 Faculty of Civil engineering
3 Department of Civil Engineering, Ahar Branch, Islamic Azad University, Ahar, Iran
چکیده [English]

Accurate estimation of hydraulic jump characteristics such as energy dissipation amount has significant impact on optimum design of hydraulic structures. In this study, hydraulic jump relative energy dissipation was investigated in different sections channels (containing rectangular, sudden expanding, and trapezoidal sections) with different rough elements and with different arrangement using Gaussian Process Regression (GPR). In this regard, the parameters which had most correlation with energy dissipation were determined using factorial analysis. Then, different models were developed and using experimental data the impact of channel type and rough elements on energy dissipation was investigated. The obtained results of models analyzing showed the high efficiency of applied method in estimation of energy dissipation. It was observed that developed model in expanding channel with central block led to more accurate results in comparison with two others channels. For this channel, the model with input parameters of F1 and (y2-y1)/y1 was selected as superior model and the best result for test series was obtained the values of R=0.995, NSE =0.987 and RMSE=0.021. Also, it was observed that the channel rough elements characteristics had impact on predicting the relative energy dissipation and between two rough elements with strain and staggered arrangement, the obtained results for strain state were more accurate. According to the results of both factorial and omitted sensitivity analysis it was indicated that Froude number is the most significant parameter in estimation of relative energy dissipation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy dissipation
  • Expanding channel
  • factorial analysis
  • GPR
  • Rough element