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

حاجی کاظمیان, حسن; بازرگان, جلال

doi:10.30482/jhyd.2023.405101.1655

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

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

¹ دانشجوی دکتری سازه های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه زنجان، زنجان.

² دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه زنجان، زنجان.

10.30482/jhyd.2023.405101.1655

چکیده

در این تحقیق مشخصات جریان‌های ماندگار و غیرماندگار درون محیط متخلخل سنگریزه‌ای به صورت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفت و برای نخستین بار از روابط خطی برای ضرایب رابطه‌ی فورشهایمر بر اساس دبی جریان در حل عددی معادلات سنت ونانت استفاده شد. در بخش نخست پس از عبور دادن 10 دبی در حالت ماندگار از درون محیط سنگریزه‌ای، با ثبت عمق جریان در هر نقطه، نمودارهای سرعت متوسط-گرادیان هیدرولیکی رسم شده و مقادیر ضرایب رابطه‌ی 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 رابطه‌ای خطی بر اساس دبی پیشنهاد گردید. در ادامه‌ی آزمایش‌ها با عبور دادن جریان غیرماندگار به صورت یک هیدروگراف از درون محیط سنگریزه‌ای 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 مشخصه‌ها 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 می‌باشند که درصد خطای نسبی محاسباتی در دبی ورودی بیشینه برای حالت ضرایب ثابت و متغیر به ترتیب معادل 36/13 و 16/2 درصد و در دبی ورودی کمینه نیز به ترتیب معادل، 22 و 1 درصد میباشند. در ادامه‌ی حل معادلات با ضرایب متغیر، عمق جریان با میانگین خطای کلی 05/8 درصد محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها