تعيين مقدار بهينه ارتفاع و موقعيت بلوك‌هاي آرام كننده با استفاده از مطالعات طراحي شده با روش‌هاي تاگوچي و فاكتوريل كامل

Determination of the Optimum Value of Depth and Position of Baffle Blocks using Studies Designed by Taguchi and Full Factorial Methods

اگر متغيرهاي زيادي كه سطوح متعددي دارند در بررسي يك پديده هيدروليكي مؤثر باشند، يافتن تركيب بهينه از طريق بررسي فاكتوريل كامل تركيبات بسيار وقت­ گير و پرهزينه مي­باشد. در بسياري از علوم ديگر به جاي روش فاكتوريل كامل، از روش تاگوچي براي طراحي مطالعات استفاده مي­ شود. روش تاگوچي از تركيبات فاكتوريلي جزئي بهره مي ­برد و ضمن كاهش تعداد آزمايش‌ها، مقايسه موزون تمام متغيرها را تضمين مي­ كند. اين روش در مطالعات هيدروليكي كمتر مورد توجه بوده است. لذا در پژوهش حاضر به مقايسه نتايج مطالعات طراحي شده با روش­هاي تاگوچي و فاكتوريل كامل در تأثير پارامترهاي ارتفاع و موقعيت بلوك‌هاي آرام كننده جريان در شرايط هيدروليكي مختلف به منظور كنترل آبشستگي پايين‌دست حوضچه آرامش پرداخته شده است. از نتايج آزمايشگاهي Fahmy Abdelhaleem (2013) استفاده شده است. هدف از اين كار بررسي اين مسئله است كه آيا با استفاده از روش تاگوچي و كم نمودن تعداد آزمايش‌ها مي­توان نتايج نزديك به نتايج مربوط به انجام تمام آزمايش‌هاي طراحي شده با روش فاكتوريل كامل را حاصل نمود. اگر پاسخ مثبت باشد، چه مقدار خطا در نتايج وارد خواهد شد، از طرفي مقدار بهينه بدست آمده براي هر متغير تا چه حد قابل اتكاست. همچنين مقدار صرفه­ جويي مالي و زماني ناشي از كاربرد روش تاگوچي در يك پديده هيدروليكي چقدر است. بنابراين ضمن تحليل نتايج آزمايشگاهي، سطوح بهينه متغيرهايي كه از طراحي مطالعات با روش تاگوچي بدست آمده با نتايج بدست آمده از روش فاكتوريل كامل از جنبه‌هاي مختلف مقايسه شده است. نتايج نشان داد روش تاگوچي به جاي 80 آزمايش، با استفاده از 25 آزمايش، با دقت خوب و نزديك به نتايج طرح فاكتوريل كامل، تركيب بهينه پارامتر­هاي مؤثر بر پديده را پيش‌بيني نموده و منجر به صرفه‌جويي بيش از 70 درصد در زمان كل انجام آزمايش‌ها شده است. از طرفي مقدار عمق آبشستگي نسبي پايين‌دست با تركيب بهينه پيش­ بيني شده با روش­هاي تاگوچي و فاكتوريل كامل به ترتيب 0/119 و 0/122 بوده است.

If too many variables with multiple levels for investigation of hydraulic phenomenon are effective, finding the optimum combination of variables in full experimental study is very time-consuming and costly. In many other sciences instead of full factorial method, Taguchi method is used. Taguchi method uses fractional factorial combination and meanwhile reduces number of experiments, tunable comparison of all the variables will be ensured. The purpose of this research is to find out whether using Taguchi method and reducing the number of tests could yield results closer to the results of experiments designed with full factorial method. If the answer is yes, what will be the amount of errors in the results? On the other hand, how reliable is the optimum value for each variable. Moreover, how much time and money could be saved from application of the Taguchi method in the study of a hydraulic phenomenon. For this purpose, experimental studies were made to evaluate the effect of height and position of baffle block under different flow conditions in order to minimize the scour downstream of the stilling basin. In addition to the analysis of the results, the results of Taguchi and full factorial methods are compared from different aspects. The results showed that Taguchi method predicts the optimum combination of variables with high accuracy and saves up to 74% of the total time spent.