بررسی استفاده از ضرایب متغیر رابطه ی فورشهایمر در تحلیل جریان غیرماندگار درمحیط متخلخل

در این تحقیق مشخصات جریان های ماندگار و غیرماندگار درون محیط متخلخل سنگریزه ای به صورت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفت و برای نخستین بار از روابط خطی برای ضرایب رابطه ی فورشهایمر بر اساس دبی جریان در حل عددی معادلات سنت ونانت استفاده شد. در بخش نخست پس از عبور دادن ۱۰ دبی در حالت ماندگار از درون محیط سنگریزه ای، با ثبت عمق جریان در هر نقطه، نمودارهای سرعت متوسط-گرادیان هیدرولیکی رسم شده و مقادیر ضرایب رابطه ی فورشهایمر برای هر دبی به صورت جداگانه به دست آورده شد. سپس تغییرات این ضرایب در برابر دبی مورد بررسی قرار گرفته و برای هر یک از ضرایب رابطه ای خطی بر اساس دبی پیشنهاد گردید. در ادامه ی آزمایش ها با عبور دادن جریان غیرماندگار به صورت یک هیدروگراف از درون محیط سنگریزه ای مقادیر عمق در هر لحظه و هر نقطه به ثبت رسید. در بخش دوم معادلات سنت ونانت را به عنوان معادلات حاکم در نظر گرفته و با استفاده از روش مشخصه ها به حل آنها پرداخته شد. حل معادلات یک بار با استفاده از مقادیر ثابت و بار دیگر با ضرایب متغیر صورت گرفت نتایج حاصل شده حاکی از آن می باشند که درصد خطای نسبی محاسباتی در دبی ورودی بیشینه برای حالت ضرایب ثابت و متغیر به ترتیب معادل ۳۶/۱۳ و ۱۶/۲ درصد و در دبی ورودی کمینه نیز به ترتیب معادل، ۲۲ و ۱ درصد میباشند. در ادامه ی حل معادلات با ضرایب متغیر، عمق جریان با میانگین خطای کلی ۰۵/۸ درصد محاسبه شد.

کلیدواژه ها:

محیط سنگریزه ای ، رابطه ی فورشهایمر ، جریان غیرماندگار ، معادلات سنت ونانت ، روش مشخصه ها