بررسی کاربرد توزیع یک بعدی سرعت برای میدان های دو بعدی

تعیین دقیق سرعت متوسط و دبی مجرا با دقت زیاد از اهداف مهم محققین علم هیدرولیک میباشد. دقیقترین روش تعیین سرعت متوسط، استفاده از توزیع دوبعدی دقیق سرعت در سطح مقطع جریان میباشد. تاکنون برخلاف توزیع یکبعدی سرعت، تحقیقات چندانی بر روی توزیع دوبعدی سرعت انجام نگرفته است. ازجمله مدلهای توزیع دوبعدی موجود مدل مغربی است که در آن توزیع دوبعدی بیبعد سرعت با استفاده از توابع توزیع یکبعدی و شکل مقطع جریان، ترسیم میگردد. در این تحقیق به بررسی کاربرد این مدل برای برخی از مقاطع در کانالهای آبیاری از جمله دایرهای و ذوزنقهای پرداخته شده است. با توجه به نتایج حاصل مشخص گردید علیرغم اینکه مدل مغربی قادر به نمایش پایین افتادگی مکان سرعت ماکسیمم نسبت به سطح آزاد آب میباشد، توزیع دو بعدی حاصل از این مدل مطابق با واقعیت نمیباشد. روش دیگر تعیین سرعت متوسط که دارای محبوبیت فراوانی نیز میباشد، استفاده از رابطه مانینگ است. در واقع این رابطه را میتوان، براساس انتگرالگیری از توابع توزیع یکبعدی سرعت بر روی سطح مقطع جریان بدست آورد. کاربرد این رابطه در برخی از مقاطع دارای شکل خاص از جمله مقطع دایرهای با خطا همراه میباشد. بنابراین در این تحقیق جهت تدقیق این رابطه تعریف جدیدی برای شعاع هیدرولیکی براساس شکل مقطع جریان، به نام شعاع هیدرولیکی هارمونیک اصلاح شده ارائه شده است. با کاربرد شعاع هیدرولیکی هارمونیک اصلاح شده در رابطه مانینگ برای مقطع دایرهای تطابق خوبی بین نتایج حاصل و نتایج آزمایشگاهی موجود مشاهده گردید. سپس با توجه به نزدیکی شکل مقطع نعلاسبی به دایره روابط حاکم بر شعاع هیدرولیکی هارمونیک اصلاح شده در آن مقطع نیز استخراج گردید