بررسی تحلیلی نظریه‌های سرعت طولی در راستای عمقی جریان

Abstract

محاسبه سرعت طولی در راستای قائم و استخراج نظریه­های کاربردی برای آن در طول سالیان در بین مهندسان هیدرولیک رواج داشته­ است. در بسیاری از تحقیقات پیشین، محققان با تقسیم عمق جریان به چندین قسمت مجزا از کف کانال تا سطح آب اقدام به استخراج روابط کاربردی برای هر قسمت نموده­اند. به جز زیرلایه لزج که همگی بر پروفیل خطی سرعت در آن اتفاق نظر دارند، مابقی عمق جریان معمولاً با قانون لگاریتمی شبیه­سازی می­گردد که دقت تخمین سرعت توسط این قانون با فاصله گرفتن از کف کانال کمتر می­شود. همچنین قانون لگاریتمی قابلیت شبیه­سازی نقطه سرعت بیشینه که در عمقی پائین­تر از سطح آب رخ می­دهد را نیز ندارد. دراین تحقیق با جمع­آوری دوازده سری داده آزمایشگاهی که توسط محققان پیشین و در شرایط آزمایشگاهی مختلف برداشت شده است و همچنین با به کارگیری سه نظریه لگاریتمی، خیزآب و خیزآب اصلاح شده اقدام به شبیه­سازی پروفیل­های سرعت طولی در راستای قائم گردید. در نهایت مشاهده شد که پروفیل سرعت استخراج شده توسط قانون خیزآب اصلاح شده تطابق بهتری با داده­های آزمایشگاهی دارد و قادر به پیش­بینی نقطه سرعت بیشینه در عمقی پائین­تر از سطح آب است. برای حل معادله مربوط به این نظریه پارامتر­های ون کارمن، ضریب قدرت خیزآب و سرعت برشی مجهول فرض گردید و سپس با استفاده از روش بهینه­سازی غیرخطی کمترین مربعات اقدام به استخراج مقادیر مربوطه گردید.