حل معادلات دو بعدی متوسطگیری شده در عمق جریان در کانال های روباز انحنادار به روش عناصر محدود

انحناء در کانال های روباز به چند طریق اثر می گذارد. این اثرات شامل بر بلندی، جریان ثانویه، توزیع مجدد سرعت های طولی و آب شکستگی بستر در مرزهای متحرک می باشد. شناخت و توانایی در تخمین این اثرات جهت طرح کارهای مربوط به کانال ها و مهندسی رودخانه ای از اهمیت زیادی برخوردار است . یک مدل جریان غیردائمی متوسطگیری شده در عمق که در مختصات کار تزین بدست آمده است ، برای شبیه سازی توزیع سرعت و عمق در کانال های روباز انحنادار ارائه شده است . این مدل که دارای مرزهای ثابت می باشد، شامل تنش های موثر نبوده و می تواند برای آنالیز جریان های ریز بحرانی و فوق بحرانی مورد استفاده قرار گیرد. مدل های عددی و آزمایشگاهی برای حل مسائل جریان غیردائمی متوسطگیری شده در عمق در دسترس می باشند. حل عددی معادلات حاکم از روش صریح مک کورمک با دقت درجه دوم در زمان، انجام گرفته است . معادلات حاکم با روش عددی عناصر محدود گالرکین حل شده اند و متغیرهای جریان (شامل عمق و سرعت ها در دو جهت) محاسبه شده اند. برای نگاشت المانها در محل انحناء، از روش تابع ترکیبی استفاده شده است . مدل تکرار تا جایی که نتایج همگرا شوند ادامه می یابد. بر اساس این روش یک برنامه کامپیوتری به نام "flow2d" به زبان برنامه نویسی فرترن 77 تدوین شده است . مثال های متعددی توسط این برنامه اجرا گردیده و نتایج حاصله با نتایج کارهای دیگران مقایسه شده است . نتایج نشان می دهند که جواب های محاسبه شده نسبت به داده های آزمایشگاهی از توافق خوبی برخوردارند و همچنین نتایج بیانگر آن هستند که عمق آب در نزدیکی انحناء خارجی بیشتر از عمق آب در نزدیکی انحناء داخلی بوده و سرعت طولی جریان در نزدیکی خارجی کمتر از سرعت طولی جریان در نزدیکی انحناء داخلی است . جریان در نزدیکی ورودی خم در حالت انتقالی بوده و از این رو از پیچیدگی های بیشتری نیز برخوردار است . همچنین خطاهایی در محل ورودی خم به دلیل تغییر ناگهانی در شعاع انحناء وجود دارند.