اثرات مقیاس در مدلسازی هیدرولیکی با استفاده از مدل عددی دو بعدی

مدل‌‌های هیدرولیکی ابزار بسیار مفیدی برای درک بهتر رفتار هیدرودینامیک جریان هستند. اما اثرات مقیاس در فرایند مدل‌سازی هیدرولیکی منجر به انحراف نتایج از پروتوتایپ می‌شود. در این مقاله به بررسی اثر مقیاس بر نتایج شبیه‌سازی مدل هیدرولیکی جریان پرداخته می‌شود. هدف از پژوهش بررسی تاثیر اعوجاج هندسی بر مشخصات جریان و میزان انحراف نتایج مدل‌های کج از پروتوتایپ است که با استفاده از مدل عددی دوبعدی mike21 انجام می‌شود. ابتدا شرایط هیدرودینامیک جریان در چهار حالت کانال مستقیم، کانال همگرا، واگرا و انحنادار با چهار درجه اعوجاج یک (غیرکج)، دو، پنج و 10 شبیه‌سازی شد. سپس با فرض تشابه عدد فرود نتایج حاصل از مدل‌ها با پروتوتایپ مقایسه و میزان خطا در کانال‌ها بررسی شد. نتایج نشان داد که اختلاف عمق و توزیع سرعت جریان در مدل‌های کج با پروتوتایپ ناچیز است، اما اختلاف پروفیل سرعت عرضی مدل کج با پروتوتایپ با افزایش درجه اعوجاج افزایش می‌یابد. به‌طوری‌که خطای نسبی در نتایج پروفیل سرعت عرضی در کانال مستقیم، همگرا، واگرا و انحنادار با درجه اعوجاج 10 (g10) به‌ترتیب برابر دو، 29، 33 و 39 درصد به‌دست آمد.

scale effects in hydraulic modeling with a two-dimensional numerical model

hydraulic models are often used as a tool for the prediction of the hydrodynamic behavior of flow. but scale effects in the hydraulic modeling process due to deviations of the results from the prototype. this paper discusses to scale effect in the hydraulic flow model. the goal of the research is to investigate the effect of geometric distortion on the flow characteristics and the degree of deviation of the results of distorted models from the prototype, which is done using the two-dimensional numerical model mike21. first, the hydrodynamic conditions of the flow were simulated in four models of straight channel, convergent channel, divergent channel and curved channel with four degrees of distortion one (undistorted), two, five and 10. then, assuming the similarity of the froude number, the results of the models were compared with the prototype and the relative error in the result of channels was investigated. the results showed that the difference in depth and average velocity in distorted models with prototype is small, but the difference in transverse velocity profile of sloping model with prototype increases with increasing degree of distortion. so that the relative error in transverse velocity modeling in straight, convergent, divergent and curved channels with a degree of g10 was two, 29, 33 and 39 percent, respectively.