حل عددی توزیع دوبعدی سرعت جریان در مقاطع مرکب مستقیم

پارامتر سرعت در رودخانه از مهم ترین متغیرهای هیدرولیک جریان بوده و در بسیاری از مباحث مهندسی رودخانه مانند استخراج رابطه دبی- اشل و انتقال رسوبات کاربرد موثری دارد. در برخی طرح های مهندسی رودخانه، محاسبه سرعت متوسط جریان کفایت می کند. در بعضی دیگر از پروژه ها از قبیل طراحی سازه های هیدرولیکی در رودخانه، طراحی کانال های پایدار، محاسبات سیل در رودخانه ها و دشت های سیلابی باید توزیع عرضی و عمقی سرعت جریان در رودخانه محاسبه گردد. برای محاسبه توزیع دوبعدی سرعت جریان در جهت های عرضی و عمقی، مدل های ریاضی زیادی ارائه شده اند که ازنظر کاربردی دارای پیچیدگی های زیادی می باشند. در این تحقیق از مدل ریاضی ساده و کاربردی کین و همکاران و تلفیق آن با معادلات لزجت گردابه ای و سرعت دیواره اینشتین برای تعیین توزیع دوبعدی سرعت جریان در کانال های با مقطع مرکب صاف و زبر استفاده شد. با حل عددی این مدل ریاضی به روش تفاضل های محدود، داده های منحنی های هم سرعت جریان در کانال های مرکب به ازاء عمق های مختلف جریان و ضرایب زبری دشت های سیلابی محاسبه و با داده های آزمایشگاهی مقایسه گردید. همچنین توزیع های عرضی سرعت جریان در این کانال ها محاسبه شد و با پروفیل­های اندازه گیری شده مقایسه شد. این مقایسه­ها نشان داد که مدل ریاضی پیشنهادی با ضریب تبیین ۹۲/۰=۲R، جذر میانگین مربعات خطای ۰۳۶/۰= RMSE و میانگین مطلق خطا ۸/۲ %= MAPE درصد دارای دقت قابل قبولی است. این مدل با فرض شرایط جریان به صورت ماندگار و یکنواخت و با صرف نظر کردن از اثر جریان­های ثانویه توسعه داده شد.

کلیدواژه ها:

دشت سیلابی ، سرعت دوبعدی ، سرعت دیواره ، کانال اصلی ، مقطع مرکب