ارائه یک مدل یک بعدی برای برآورد توزیع سرعت درکانال روباز کم‌عرض

Abstract

برآورد توزیع سرعت به عنوان یک پارامتر کلیدی در تخمین دیگر پارامتر‌های هیدرولیکی جریان نظیر دبی و تنش برشی از اهمیت زیادی برخوردار است؛ و در دهه‌های اخیر، برآورد پروفیل توزیع سرعت جریان در کانالهای کم‌عرض با نسبت عرض به عمق کمتر از 5، توجه بسیاری از محققین را به خود معطوف داشته است. در این مقاله یک مدل تحلیلی برای برآورد توزیع سرعت جریان آشفته و کاملا توسعه یافته، بر مبنای میانگین گیری رینولدز معادلات ناویر استوکس (RANS) و یک توزیع لزجت گردابی ارائه شده است. مدل پیشنهادی قابلیت کاربرد در هر دو دسته کانالهای عریض و کم‌عرض را دارد. این مدل با داده‌های اندازه‌گیری شده در کانال‌های آزمایشگاهی مستطیلی و نیز داده‌های حاصل از یک سایت واقعی کانال فاضلاب مقایسه و معتبرسازی شده است. به دلیل وابستگی معادله توزیع سرعت پیشنهادی به پارامتر کولز، تأثیر این پارامتر بر میزان دقت در توصیف پروفیل سرعت و پیش بینی محل وقوع سرعت ماکزیمم نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. در مطالعه حاضر، پارامتر کولز از طریق برازش به دست آمده و مقادیری که به ازای آن، مدل پیشنهادی کمترین میزان خطا را در برآورد پروفیل سرعت ارائه می‌دهد، پیشنهاد گردیده است. نتایج نشان می‌دهد که پروفیل‌های سرعت به دست آمده از مدل پیشنهادی مطابقت بالایی با داده‌های اندازه‌گیری شده داشته و گرادیان منفی سرعت در نزدیکی سطح آزاد آب را به خوبی نشان می‌دهد. مقدار پارامتر کولز برای کانال فاضلاب کمتر از مقدار این پارامتر برای کانال‌های آزمایشگاهی به دست آمد.