آنتروپی و کاربرد آن در محاسبه توزیع سرعت و دبی در کانالهای روباز تنگ

سرعت یکی از اساسی ترین متغیرها از جریان کانال باز است و تغییرات آن درمقابل یک مقطع توسط توزیع پروفیل سرعت توصیف می شود و به عنوان یک پارامتر کلیدی برای تعیین مشخصات جریان مانند سرعت متوسط و ماکزیمم دبی، توزیع تنش برشی، رسوبگذاری، فرسایش، تلفات هد، ضریب انرژی و ضریب مومنتوم موردنیاز است. در کانال هایی با نسبت عرض به عمق کمتر از پنج سرعت ماکزیمم در پایینتر از سطح آزاد آب رخ می دهد، چنین کانال هایی را کانال های تنگ می نامند. در کانال های تنگ تاثیر شرایط غیر ایزوتروپی آشفتگی حائز اهمیت بوده و جریانهای ثانویه تیپ دو پرانتل در مقطع وجود دارد. لذا قوانین توزیع سرعت لگاریتمی و اصلاحات پس از آن توانایی ارائه پروفیل سرعت در چنین کانال هایی را دارا نبودند. در حقیقت یک حرکت ثانویه ضعیف در مقطع عرضی و انتقال مومنتوم ناشی از آن از طرف دیواره های کناری کانال به سمت مرکز کانال سبب می شود ماکزیمم سرعت طولی در پایین تر از سطح آزاد آب اتفاق افتد. علاوه بر این دبی طی دوره سیلاب، دارای اطلاعات بسیار مهم ضروری برای کنترل سیلاب و طراحی مدیریت منابع آب است. به واسطه سرعت های سیلاب شدید، دبی سیلاب معمولا نمی تواند به طور موثر ومفید با روش های رایج اندازه گیری شود. هدف از این تحقیق، توسعه روش موثر برای برآورد توزیع سرعت و دبی در کانال های رو باز تنگ با استفاده از مفهوم آنتروپی تسالیس است. این پایان نامه به کاربرد تئوری آنتروپی و نشان دادن توانایی آن در پیش بینی توزیع سرعت و دبی در کانالهای روباز اشاره می کند. صحت سنجی روش توسعه یافته و معادله توزیع سرعت و دبی توسط مقایسه نتایج برآورد شده با مقادیر اندازه گیری شده در ایستگاه های کانال های تنگ واقعی و ایستگاه های اندازه گیری شده رودخانه انجام شده است. در این پایان نامه روشی برای محاسبه توزیع سرعت و برآورد دبی در کانالهای روباز عریض و تنگ با استفاده از مفهوم آنتروپی تسالیس توسعه یافته و آنتروپی تسالیس به داده های سرعت بدست آمده در کانالهای روباز واقعی اعمال شده است. معادلات توزیع دو بعدی در یک مقطع عرضی مفروض با کاربرد آنتروپی تسالیس استخراج شده و سرعت های برآورد شده با داده های کانال های روباز تنگ بررسی گردیده است. در بخش بعدی پایان نامه بحث درباره موقعیت سرعت ماکزیمم در کانال ها و رودخانه ها و رابطه بین سرعت ماکزیمم و سرعت متوسط و سپس محاسبه دبی و بررسی آن با داده های آزمایشگاهی و میدانی در کانال ها و رودخانه ها انجام شده است. رابطه آنتروپی تسالیس نسبت به ضرایب انرژی و مومنتوم حاصل شده است. و درنهایت توزیع سرعت برمبنای آنتروپی تسالیس با مدل های توزیع سرعت لگاریتمی، کولز، سارما، یانگ، چیو، بنکداری، ابسی و احدی مقایسه شده است.