شبیه سازی عددی توزیع دوبعدی سرعت جریان در مقاطع مرکب مستقیم

پارامتر سرعت جریان در رودخانه یکی از مهمترین متغیرهای هیدرولیک جریان بوده و در بسیاری از محاسبات مهندسی از قبیلاستخراج رابطه دبی اشل، انتقال رسوب معلق و بستر، کنترل فرسایش سواحل، پخش و انتقال مواد آلاینده و نیز طراحی سازه های -هیدرولیکی در طول و عرض رودخانه کاربرد موثری دارد. در بعضی از طرحهای مهندسی رودخانه، محاسبه سرعت متوسط جریان دررودخانه کفایت میکند و به همین دلیل نرم افزارهای هیدرولیکی از قبیل HEC-RAS و MIKE-11 به این منظور مورد استفاده قرارمیگیرند. این در حالی است که در بعضی دیگر از پروژهها از قبیل طراحی سازههای هیدرولیکی در رودخانه، جانمایی سازههای آبگیر وایستگاههای پمپاژ در ساحل خارجی، طراحی کاناهای پایدار و محاسبات سیل در رودخانهها و دشتهای سیلابی و نیز تعیین توزیععرضی غلظت رسوب و مواد آلاینده، باید توزیع عرضی و عمقی سرعت جریان رودخانه محاسبه شود. برای محاسبه توزیع دوبعدیسرعت طولی جریان )در جهات عرضی و عمقی(، مدلهای ریاضی زیادی ارائه شدهاند که عمدتاً دوبعدی و سهبعدی بوده و از نظرکاربردی دارای پیچیدگیهای زیادی میباشند. در این تحقیق از یک ابزار بسیار کاربردی و ساده برای تعیین توزیع دوبعدی سرعتجریان در کانالهای با مقطع مرکب استفاده شده است. مقاطع مرکب شامل کانالها و رودخانههایی است که جریان از مجرای اصلیفراتر رفته و وارد دشتهای سیلابی میشود. به دلیل اختلاف شرایط هندسی و هیدرولیکی جریان در مقطع اصلی و دشتهای سیلابی،هیدرولیک جریان در مقاطع مرکب دارای مکانیسم پیچیدهای است. به همین دلیل در این شرایط، کاربرد مدلهای ریاضی یک بعدیتوام با خطا است. در این تحقیق، یک معادله دیفرانسیل جزئی از نوع بیضیگون (پواسون) برای بیان تغییرات سرعت طولی جریان در دوجهت عرضی و قائم معرفی شده و به کمک روش عددی تفاضل های محدود حل شده است. برای اثبات و تایید دقت نتایج حل عددیاین معادله، نتایج محاسباتی برای چند مقطع مرکب آزمایشگاهی با مقادیر مشاهداتی کنتورهای سرعت مقایسه شده است که نتایجمناسبی بهRMSE ، 05، 0 تا 12 و 0 را به ارمغان آورد RMSE است.

کلیدواژه ها:

مقطع مرکب ، سرعت دو بعدی ، دشت سیلابی ، کانال اصلی ، معادله دیفرانسیل سرعت