مقایسه ساختارهای مختلف یک شبکه لوله‌ای معادل پیشنهادی برای تحلیل جریان غیر خطی دو بعدی در محیط‌های متخلخل درشت‌دانه همسانگرد

Abstract

در این تحقیق با توجه به اهمیت بررسی جریان در سازه­های سنگریزه­ای درشت­دانه، به منظور مدل­سازی جریان دو بعدی دائمی غیر خطی در این گونه سازه­ها، یک مدل شبکه لوله­ای معادل بدون نیاز به واسنجی پارامترهای هیدرولیکی و بر اساس روابط موجود در زمینه هیدرولیک جریان در محیط متخلخل، معرفی گردید. چون شبکه لوله­ای معادل دارای یک جواب منحصر به فرد نمی­باشد، سه ساختار مختلف از مدل شبکه لوله­ای معادل با قطرهای متفاوت، تعریف گردید. تعداد لوله­ها در هر امتداد بر مبنای تساوی تخلخل سطحی محیط متخلخل و مدل شبکه لوله­ای معادل، محاسبه گردید. عامل اصطکاک لوله­ها نیز که تابعی از سرعت جریان در لوله­هاست، در هر گام تحلیل شبکه به گونه­ای محاسبه شد که افت ارتفاع هیدرولیکی در واحد طول محیط متخلخل و مدل شبکه لوله­ای معادل، یکسان باشد. نتایج تحلیل جریان در ساختارهای مورد بررسی شامل پروفیل سطح آب و دبی جریان، با مقادیر موجود نظیر آن از یک سازه سنگریزه­ای احداث شده در یک فلوم آزمایشگاهی، مقایسه گردید. کمترین خطا در ساختاری که در آن قطر لوله­ها بر اساس تساوی شعاع هیدرولیکی متوسط محیط متخلخل با شعاع هیدرولیکی لوله­ها محاسبه گردید، مشاهده شد. نتایج بیانگر آن هستند که شبکه لوله­ای معادل، پتانسیل این را دارد که از قابلیت­های موجود در تحلیل جریان در شبکه­های توزیع آب بهره گیرد و به عنوان یک روش عددی در تحلیل جریان در محیط متخلخل مورد استفاده قرار گیرد.