ĐÁNH GIÁ PHẦN MỀM THỦY LỰC BA CHIỀU ĐỂ MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY XUNG QUANH CÔNG TRÌNH KÈ TRÊN SÔNG WAAL, HÀ LAN LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUANG BÌNH - NGUYỄN QUANG BÌNH CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY ĐÁNH GIÁ PHẦN MỀM THỦY LỰC BA CHIỀU ĐỂ MƠ PHỎNG DỊNG CHẢY XUNG QUANH CƠNG TRÌNH KÈ TRÊN SƠNG WAAL, HÀ LAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY KHỐ: 2015 - 2017 Đà Nẵng – Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN QUANG BÌNH ĐÁNH GIÁ PHẦN MỀM THỦY LỰC BA CHIỀU ĐỂ MÔ PHỎNG DỊNG CHẢY XUNG QUANH CƠNG TRÌNH KÈ TRÊN SƠNG WAAL, HÀ LAN Chuyên ngành : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY Mã số : 60.58.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Thống Đà Nẵng – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn ký ghi rõ họ tên Nguyễn Quang Bình ĐÁNH GIÁ PHẦN MỀM THỦY LỰC BA CHIỀU ĐỂ MƠ PHỎNG DỊNG CHẢY XUNG QUANH CƠNG TRÌNH KÈ TRÊN SƠNG WAAL, HÀ LAN Học viên: Nguyễn Quang Bình Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình thủy Mã số: 60.58.02.02 Khóa: 2015 - 2017 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - TELEMAC 3D FLOW 3D công cụ mơ hình hóa mạnh mẽ để mơ xác dịng chảy bề mặt thống Các mơ hình có khả cung cấp cho người lập mơ hình thơng tin chi tiết q trình vật lý Để so sánh tính hiệu hai mơ hình thực tế, nghiên cứu thực cách áp dụng để đánh giá thay đổi dòng chảy tràn xung quanh kè sông Waal Dựa kết mô phỏng, báo phân tích khác biệt hai mơ hình thơng qua vận tốc, hướng dòng chảy, cường độ rối, ứng suất tiếp, thời gian tính tốn, cơng cụ hỗ trợ Những so sánh dự kiến giúp người lập mơ hình có tài liệu việc lựa chọn mơ hình thích hợp cho nghiên cứu Từ khóa - Mơ hình số; TELEMAC 3D; FLOW 3D; Kè; Sơng Waal ASSESS THE 3D HYDRAULIC SOFTWARE FOR SIMULATING FLOW AROUND GROYNES IN THE WAAL RIVER, NETHERLANDS Abstract - TELEMAC 3D and FLOW 3D are powerful modeling tool for accurately simulating free surface flow These models have strong capacity to provide the modeler with valuable insights about physical process In order to compare the effectiveness of the two models in reality, this study is realized (conducted) by applying them to evaluate the variation of flow component over and around groynes in Waal river Based on the simulated results, the paper will analyze the differences between the two models through velocity, flow direction, turbulence intensity, shear stress, computational calculation, supporting tool… These comparisons are expected to help modelers having basic evidences in choosing suitable model for their study Key words - Numerical model; TELEMAC 3D; FLOW 3D; Groynes; Waal river MỤC LỤC MỞ ĐẦU … 1 Lý chọn đề tài Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghiã khoa ho ̣c và thực tiễn Chương - TỔNG QUAN VỀ DÒNG CHẢY TRONG SƠNG 1.1 Dịng chảy chiều 1.1.1 Phạm vi áp dụng 1.1.2 Phương trình 1.2 Dòng chảy hai chiều 1.2.1 Phạm vi áp dụng 1.2.2 Phương trình đạo 1.3 Dòng chảy ba chiều 1.3.1 Phạm vi áp dụng 1.3.2 Phương trình đạo 1.3.3 Tổng quan chung 1.4 Dịng chảy xung quanh cơng trình kè 1.5 Kết luận Chương – CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ MƠ HÌNH THỦY LỰC 10 2.1 Khái niệm mơ hình 10 2.1.1 Mơ hình hóa 10 2.1.2 Mơ hình vật lý 10 2.1.3 Mơ hình thủy lực 10 2.2 Phân loại mơ hình thủy lực 11 2.3 Tương tự học 12 2.3.1 Tương tự hình học 12 2.3.2 Tương tự động học 12 2.3.3 Tương tự động lực học 13 2.3.4 Tương tự thủy động lực học 13 2.3.5 Tương tự thủy động lực học 13 2.3.6 Tương tự học 13 2.4 Các tiêu chuẩn tương tự 13 2.4.1 Sự tương tự dòng chảy lúc ảnh hưởng trọng lực chủ yếu - Tiêu chuẩn Froude 14 2.4.2 Sự tương tự dòng chảy lúc ảnh hưởng lực cản chủ yếu 14 2.4.3 Sự tương tự mơ hình dòng chảy tầng dòng chảy rối khu thành trơn thủy lực - Tiêu chuẩn Reynolds 15 2.4.4 Sự tương tự mơ hình dịng chảy rối khu sức cản bình phương 15 2.4.5 Sự tương tự mơ hình dịng chảy rối khu q độ từ thành trơn sang thành nhám thủy lực 15 2.5 Một số dẫn làm mơ hình tượng thủy lực 16 2.6 Kết luận 16 Chương - PHẦN MỀM THỦY LỰC BA CHIỀU 17 3.1 Phần mềm thủy lực ba chiều 17 3.2 Hệ thống phần mềm TELEMAC 18 3.2.1 Giới thiệu 18 3.2.2 Cấ u trúc của ̣ thố ng TELEMAC 19 3.2.2.1 Thủy lực chiều 19 3.2.2.2 Thủy lực hai chiều 19 3.2.2.3 Thủy lực ba chiều 20 3.2.2.4 Nước ngầm 20 3.2.2.5 Tải bùn cát 20 3.2.2.6 Tính tốn sóng biển 20 3.2.2.7 Bộ xử lý trước và sau tính toán (pre- post processing) 21 3.2.3 Ứng dụng 21 3.2.4 Phần mềm TELEMAC 3D 21 3.2.4.1 Phương trình với giả thiết tuân theo áp lực thủy tĩnh 21 3.2.4.2 Phương trình với giả thiết không tuân theo áp lực thủy tĩnh 22 3.2.5 Lưới tính tốn 22 3.2.5.1 Lưới hai chiều 22 3.2.5.2 Lưới ba chiều 23 3.2.5.3 Định nghĩa lưới 23 3.2.6 Mơ hình rối 23 3.2.6.1 Mơ hình Constant viscosity 25 3.2.6.2 Mơ hình Mixing length (vertical model) 25 3.2.6.3 Mơ hình Smagorinsky 25 3.2.6.4 Mơ hình k-ε 25 3.2.7 Lời giải số 25 3.2.8 Hiệu chỉnh mơ hình 26 3.2.9 Công cụ hỗ trợ 26 3.3 Phần mềm FLOW 3D 27 3.3.1 Giới thiệu 27 3.3.2 Ứng dụng 27 3.3.3 Phương trình 28 3.3.4 Lưới tính tốn 29 3.3.4.1 Lưới 29 3.3.4.2 Lưới bao gồm nhiều khối 29 3.3.4.3 Lưới phù hợp 30 3.3.5 Mơ hình rối 30 3.3.6 Lời giải số 30 3.3.7 Hiệu chỉnh mơ hình 31 3.3.8 Công cụ hỗ trợ 31 3.4 Kết luận 31 Chương – ĐÁNH GIÁ PHẦN MỀM THỦY LỰC BA CHIỀU ĐỂ MƠ PHỎNG DỊNG CHẢY XUNG QUANH CƠNG TRÌNH KÈ TRÊN SÔNG WAAL, HÀ LAN 32 4.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu 32 4.1.1 Giới thiệu chung……………………………………………………………… 32 4.1.2 Hệ thống sông Rhine…………………………………………….…………….33 4.1.2.1 Tổng quan chung 33 4.1.2.2 Chỉnh trị sông 34 4.1.3 Sông Waal………………………………………………………….……………37 4.1.3.1 Tổng quan chung 37 4.1.3.2 Chỉnh trị sông 38 4.1.3.3 Các đặc trưng sơng Waal 39 4.2 Áp dụng phần mềm thủy lực ba chiều 42 4.2.1.Thiết lập liệu thí nghiệm………………………………………………… 42 4.2.1.1 Hình học 42 4.2.1.2 Điều kiện biên 43 4.2.2 Thiết lập liệu số ……………………………………… … ……….43 4.2.3 Kết tính tốn thảo luận…………………………………….…… ….45 4.2.3.1 Kết vận tốc mặt 45 4.2.3.2 Kết vận tốc mặt cắt ngang 46 4.2.3.3 Kết cường độ rối 49 4.2.3.4 Kết ứng suất tiếp 50 4.2.3.5 Thời gian mô công cụ hỗ trợ 53 4.2.4 Ảnh hưởng sơ đồ đối lưu mơ hình rối……………………………………53 4.2.4.1 Kết vận tốc mặt 54 4.2.4.2 Kết vận tốc mặt cắt ngang 55 4.2.5 Xác định vết dòng chảy……………………………………………………… 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 KẾT LUẬN 60 KIẾN NGHỊ 61 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 623 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt 1D One - Dimensional 2D Two - Dimensional 3D Three - Dimensional FD Finite Difference FV Finite Volume FE Finite Element VOF Volume Of Fluid RANS Reynold Avaraged Navier Stokes RNG Renormalized Group LES Large Eddy Simulation MPI Message Passing Interface CFD Computational Fluid Dynamics FAVOR Fractional Region - Volume Obstacle Representation CGSTAB Conjugate Gradient Stabilized Method SOR Successive Over Relaxation Sadi Special Alternating Direction GMRES Generalized Minimal Residual Method GCG Generalized Conjugate Gradient UNESCO United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization RFR Room For the River WFD Water Framework Directive DVR Sustainable Fairway Rhine Danh mục bảng Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Các tỷ lệ mơ hình 16 3.1 Các phần mềm thủy lực 3D 19 4.1 Quá trình chỉnh trị sơng Rhine, đặc biệt sơng Waal 36 4.2 Điều kiện biên thủy lực 44 4.3 Hệ số nhám Manning 44 4.4 Thiết lập thông số phần mềm 45 4.5 Phân tích sai số 48 4.6 Phân tích sai số 52 4.7 Trường hợp thiết lập 54 4.8 Phân tích sai số trường hợp chảy khơng ngập 57 4.9 Phân tích sai số trường hợp chảy ngập phần 57 4.10 Phân tích sai số trường hợp chảy ngập hồn tồn 57 Danh mục hình vẽ, đồ thị Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ Trang 1.1 Mặt cắt ngang kênh sông 1.2 Sơ đồ lưới tính tốn 3.1 Hệ thống phần mềm TELEMAC 20 3.2 Xây dựng lưới ba chiều 24 3.3 Tạo lưới TELEMAC 24 3.4 Minh họa lưới FLOW 3D 30 4.1 Đất nước Hà Lan 33 4.2 Các nhánh sông Rhine 34 4.3 Các biện pháp chỉnh trị 38 4.4 Phân nhánh sông Waal với vị trí vùng lũ 38 4.5 Xây dựng kênh kiểm sốt lũ cho sơng Waal 39 4.6 Xây dựng thêm kênh để tăng khả 39 4.7 Q trình di chuyển đê xây dựng kênh thoát lũ 40 4.8 Minh họa mặt cắt ngang 41 4.9 Lưu lượng quan trắc sông Waal từ năm 1945 – 1998 41 4.10 Thay đổi đáy sông Waal từ năm 1945 – 1998 41 4.11 Sự thay đổi hình dạng sơng Waal 42 4.12 Phạm vi tính tốn 43 4.13 Thiết lập phần mềm TELEMAC 3D 44 4.14 Thiết lập phần mềm FLOW 3D 45 4.15 Kết vận tốc TELEMAC 3D 46 4.16 Kết vận tốc FLOW 3D 46 4.17 Trường vận tốc khu vực kè số 4, trường hợp chảy không ngập 47 55 Trường vận tốc trường hợp 3, 4, với mơ hình đối lưu: Leo Postma, Sơ đồ ẩn MURD Sơ đồ ẩn MURD PSI kết hợp với mơ hình rối k – ε cho kết phù hợp với thí nghiệm Dịng xốy bao phủ gần 2/3 khu vực kè Độ lớn vận tốc khoảng 30% - 40% độ lớn vận tốc kênh Xuất xoáy thứ cấp, xoáy động xung quanh chân đỉnh kè số Trong trường hợp (Đặc trưng PML) dịng xốy xuất lệch phía kè số nằm lệch phía kênh Trong trường hợp (SUPG PML) xuất hai dịng xốy ngược dịng thứ cấp có độ lớn cao (hình 4.30) 4.2.4.2 Kết vận tốc mặt cắt ngang Kết vận tốc mặt cắt ngang bốn vị trí khác A, B, C, D khu vực kè số từ hình vẽ 4.31 – 4.33 Hình 4.31 Vận tốc mặt cắt ngang, trường hợp chảy khơng ngập Hình 4.32 Vận tốc mặt cắt ngang, trường hợp chảy ngập phần 56 Hình 4.33 Vận tốc mặt cắt ngang, trường hợp chảy ngập hoàn toàn Bảng 4.8 Phân tích sai số trường hợp chảy khơng ngập Sai số Mặt cắt Trường hợp Trường hợp Trường hợp Trường hợp Trường hợp RMSE (m/s) R2 RMSE (m/s) R2 RMSE (m/s) R2 RMSE (m/s) R2 RMSE (m/s) R2 A 0.0467 0.92 0.1791 0.94 0.0580 0.94 0.0597 0.94 0.0580 0.94 B 0.0476 0.90 0.1732 0.91 0.0578 0.91 0.0592 0.92 0.0578 0.91 C 0.0435 0.91 0.1688 0.88 0.0563 0.90 0.0570 0.90 0.0563 0.90 D 0.0534 0.85 0.1696 0.83 0.0608 0.86 0.0602 0.87 0.0608 0.86 Trung bình 0.0478 0.89 0.1727 0.89 0.0582 0.90 0.0591 0.91 0.0582 0.90 Bảng 4.9 Phân tích sai số trường hợp chảy ngập phần Sai số Mặt cắt Trường hợp Trường hợp Trường hợp Trường hợp Trường hợp RMSE (m/s) R2 RMSE (m/s) R2 RMSE (m/s) R2 RMSE (m/s) R2 RMSE (m/s) R2 A 0.0842 0.76 0.1132 0.77 0.1100 0.68 0.0988 0.84 0.1064 0.84 B 0.0751 0.80 0.0920 0.91 0.0947 0.81 0.1010 0.89 0.0919 0.89 C 0.0805 0.73 0.0899 0.88 0.1102 0.81 0.1010 0.88 0.0626 0.88 D 0.0769 0.74 0.0942 0.83 0.1238 0.43 0.0950 0.83 0.0882 0.70 Trung bình 0.0792 0.76 0.0973 0.85 0.1097 0.68 0.0990 0.86 0.0872 0.83 57 Bảng 4.10 Phân tích sai số trường hợp chảy ngập hoàn toàn Sai số Mặt cắt Trường hợp Trường hợp Trường hợp Trường hợp Trường hợp RMSE (m/s) R2 RMSE (m/s) R2 RMSE (m/s) R2 RMSE (m/s) R2 RMSE (m/s) R2 A 0.1050 0.69 0.1734 0.92 0.1107 0.86 0.0518 0.93 0.0842 0.94 B 0.0835 0.65 0.1726 0.89 0.0986 0.90 0.0455 0.90 0.0824 0.92 C 0.0882 0.77 0.1649 0.89 0.1300 0.84 0.0432 0.88 0.0810 0.92 D 0.0570 0.84 0.1594 0.91 0.1719 0.81 0.0478 0.86 0.1004 0.90 Trung bình 0.0834 0.74 0.1676 0.90 0.1278 0.85 0.0470 0.89 0.0870 0.92 (a) (b) (c) Hình 4.34 Biểu đồ tương quan vận tốc (a) Chảy không ngập, (b) Chảy ngập phần, (a) Chảy ngập hoàn toàn Biểu đồ vận tốc mặt cắt trường hợp 1, 4, phù hợp cao với thí nghiệm ba trạng thái chảy, kết sai khác lớn xuất bờ đê (hình 4.31, bảng 4.32, bảng 4.33) Độ lệch chuẩn (RMSE) bé hệ số tương quan cao (bảng 8, bảng 4.9, bảng 4.10, hình 4.34) Ngược lại, trường hợp có sai khác lớn có đường tương quan khác xa so với trường hợp lại, trường hợp có kết sai khác bé Về thời gian mô phỏng, việc sử dụng sơ đồ đặc trưng, trường hợp có thời gian mơ nhỏ, ba trường hợp cịn lại có thời gian lớn nhiều gần lần so với trường hợp (hình 4.35) 58 Hình 4.35 So sánh thời gian tính tốn Sơ đồ đối lưu MURD, MURD PSI kết hợp với mơ hình rối k – ε cho kết phù hợp cao với thí nghiệm phân bố trường vận tốc độ lớn Trong sơ đồ đặc trưng, SUPG với mơ hình rối PML giảm nhiều thời gian tính tốn 4.2.5 Xác định vết dịng chảy Với mục đích xác định chi tiết trường vận tốc, đường hạt chất lỏng theo thời gian để xem xét đánh giá trạng thái dịng chảy, dự đốn tượng xói lở, bồi lắng dịng chảy xung quanh gần kè Dựa kết phân tích, trường vận tốc trường hợp chảy không ngập phần mềm TELEMAC 3D phù hợp với thí nghiệm Tác giả sử dụng kết thành phần vận tốc theo phương u, v, w khu vực kè số 4, kết hợp với code matlab cách kế thừa kết nghiên cứu [59] Kết chi tiết theo bước thời gian thể hình 4.36 (a) (c) (b) (d) Hình 4.36 Vết dòng chảy theo thời gian (a) T = 300s, (b) T = 400s, (c) T = 500s, (d) T = 600s 59 Hình 4.37 Vận chuyển bùn cát xung quanh kè sông Wall Vùng vận tốc lớn bắt đầu xuất chân kè phía trước, sau di chuyển dọc theo khu vực phân chia sông kè (hình 4.36) Khi đến chân kè dòng chảy phân chia thành hai dòng khác nhau, dòng di chuyển sang khu vực kè kế tiếp, dòng lại vòng vào hai kè, men theo chân kè Vùng có màu đậm tương ứng với vận tốc có giá trị lớn, ngược lại vùng có màu nhạt thể vận tốc bé Thang màu thể tốc độ di chuyển nước hạt bùn cát (nếu có) theo thời gian, đồng thời thể diễn biến bồi lắng khu vực kè sơng Vùng bị xói lở lớn xuất chân kè, vị trí giao khu vực kè sơng Ngược lại khu vực bồi lắng xuất dọc theo bờ, vị trí giao kè bờ Kết phù hợp với hình ảnh thực tế sơng Waal – Hà Lan (hình 4.37) 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Việc so sánh mơ 3D thí nghiệm cho dòng chảy quanh xung quanh kè giúp làm rõ phức tạp dịng chảy khơng phía trước phía sau kè mà cịn dịng khu vực kè Các kết mơ hình trình bày phù hợp cao với kết thí nghiệm nhiều khía cạnh Các sai lệch lớn kết xảy chân kè, dọc theo khu vực này, thay đổi đột ngột độ cao lịng sơng kè Vùng xoáy xuất khu vực kè số 4, kết TELEMAC 3D FLOW 3D tương đồng với thí nghiệm Các xốy thứ cấp xốy động xuất vị trí gốc chân kè số thí nghiệm Trong tất mặt cắt ngang, vận tốc vị trí thay đổi kè lịng sơng gần xấp xỉ mơ hai mơ hình so với thí nghiệm Trong khu vực bờ, có sai khác lớn, TELEMAC 3D có giá trị cao hơn, FLOW 3D có giá trị nhỏ so với thí nghiệm Độ lệch chuẩn TELEMAC 3D ba trường hợp chảy nhỏ so với FLOW 3D Cường độ rối hai mô hình bắt đầu thay đổi đáng kể đỉnh kè tăng chiều rộng theo hướng hạ lưu Tính thống cường độ rối kết khu vực hạ lưu khơng có biến động đáng kể bốn mặt cắt A, B, C, D Cường độ rối trường hợp chảy không ngập phù hợp so với hai trường lại kết phần mềm TELEMAC 3D phù hợp so với thí nghiệm Kết ứng suất tiếp hai phần mềm nhỏ thí nghiệm, mặt cắt trường hợp Khơng có thay đổi đáng kể giá trị bốn mặt cắt đồ thị tương tự Trong ba trường hợp, kết mô trường hợp chảy không ngập phù hợp so với thí nghiệm Sự khác biệt lớn xuất khu vực nơi có khác độ sâu khu vực lịng sơng kè Độ lệch chuẩn TELEMAC 3D ba trường hợp chảy nhỏ so với FLOW 3D Về thời gian tính tốn phần mềm TELEMAC 3D nhanh nhiều so với FLOW 3D Xem xét ảnh hưởng sơ đồ đối lưu mơ hình rối phần mềm TELEMAC 3D, sơ đồ đối lưu MURD, MURD PSI kết hợp với mơ hình rối k – ε cho kết phù hợp cao với thí nghiệm phân bố trường vận tốc độ lớn Trong sơ đồ đặc trưng, SUPG thiết lập với mơ hình rối PML giảm nhiều thời gian mô Dựa vào kết phân tích vết dịng chảy, vùng bị xói lở lớn xuất chân kè, vị trí giao khu vực kè sơng Ngược lại khu vực bồi lắng xuất dọc theo bờ, vị trí giao kè bờ 61 KIẾN NGHỊ Xem xét thêm ảnh hưởng hệ số nhám, sơ đồ đối lưu mô hình rối bờ sơng để mơ cho kết phù hợp với thí nghiệm Thiết lập mơ hình rối vị trí cụ thể, đặc biệt khu vực kè, vị trí thay đổi độ cao kè đáy sông với hệ số khác để phản ánh xác Đối với tính tốn phạm vi lớn, cơng trình nghiên cứu có hình dạng khơng q phức tạp, khơng địi hỏi kết xác vị trí phần mềm TELEMAC phù hợp thuận lợi từ thiết lập đến sử dụng tài nguyên máy tính Ngược lại với tốn phạm vi nhỏ, cơng trình đối tượng nghiên cứu có hình dạng phức tạp, địi hỏi độ xác cao phần mềm FLOW 3D lựa chọn tốt 62 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ [1] [2] [3] [4] Flow near groynes: Experimental or computational approaches Quang Binh NGUYEN, Ngoc Duong VO, Philippe GOURBESVILLE SimHydro 2017 conference, Pháp, năm 2017 Flow near groynes: Experimental or computational approaches Quang Binh NGUYEN, Ngoc Duong VO, Philippe GOURBESVILLE 37th IAHR World Congress, Malaysia, năm 2017 Ảnh hưởng sơ đồ số thể dòng chảy xung quanh kè Nguyễn Quang Bình, Nguyễn Thế Hùng Hội nghị khoa học học thủy khí tồn quốc lần thứ 20, Cần Thơ, năm 2017 So sánh hiệu TELEMAC 3D FLOW 3D mơ dịng chảy tràn xung quanh kè Nguyễn Quang Bình, Nguyễn Thế Hùng, Nguyễn Thống Hội nghị khoa học học thủy khí tồn quốc lần thứ 20, Cần Thơ, năm 2017 63 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] J G Duan, “Analytical approach to calculate rate of bank erosion,” J Hydraul Eng., vol 131, no 11, pp 980–990, 2005 W S Uijttewaal, “Effects of groyne layout on the flow in groyne fields: Laboratory experiments,” J Hydraul Eng., vol 131, no 9, pp 782–791, 2005 M F M Yossef and H J de Vriend, “Flow details near river groynes: experimental investigation,” J Hydraul Eng., vol 137, no 5, pp 504–516, 2010 A J Raudkivi, “Functional trends of scour at bridge piers,” J Hydraul Eng., vol 112, no 1, pp 1–13, 1986 H K Yeo, J G Kang, and S J Kim, “An experimental study on tip velocity and downstream recirculation zone of single groynes of permeability change,” KSCE J Civ Eng., vol 9, no 1, pp 29–38, 2005 M Shahrokhi and H Sarveram, “Three-dimensional simulation of flow around a groyne with large-eddy turbulence model,” J Food, Agric Environ., vol 9, no 3&4, pp 677–681, 2011 G Constantinescu, A Sukhodolov, and A McCoy, “Mass exchange in a shallow channel flow with a series of groynes: LES study and comparison with laboratory and field experiments,” Environ fluid Mech., vol 9, no 6, pp 587– 615, 2009 H Zhang, H Nakagawa, K Kawaike, and B Yasuyuki, “Experiment and simulation of turbulent flow in local scour around a spur dyke,” Int J Sediment Res., vol 24, no 1, pp 33–45, 2009 B Przedwojski, R Błazejewski, and K W Pilarczyk, River training techniques: fundamentals, design and applications AA Balkema, 1995 B W Melville, “Local scour at bridge abutments,” J Hydraul Eng., vol 118, no 4, pp 615–631, 1992 R A Kuhnle, C V Alonso, and F D Shields, “Geometry of scour holes associated with 90 spur dikes,” J Hydraul Eng., vol 125, no 9, pp 972–978, 1999 L Ge and F Sotiropoulos, “3D unsteady RANS modeling of complex hydraulic engineering flows I: Numerical model,” J Hydraul Eng., vol 131, no 9, pp 800–808, 2005 A Acharya and J G Duan, “Three dimensional simulation of flow field around series of spur dikes,” in World Environmental and Water Resources Congress 2011: Bearing Knowledge for Sustainability, 2011, pp 2085–2094 S Ahmad and S Simonovic, “Comparison of One-Dimensional and TwoDimensional Hydrodynamic Modeling Approaches For Red River Basin,” Rep to Int Jt Comm River Basin Task Force, Ottawa, Washingt., no December, pp 1–51, 1999 A J C B de Saint-Venant, “Th\’{e} orie du mouvement non permanent des eaux, avec application aux crues des rivi\{e} res et\{a} l’introduction des mar\’{e} es dans leurs lits,” Comptes Rendus des séances l’Académie des Sci., vol 73, pp 237–240, 1871 T W Haltigin, P M Biron, and M F Lapointe, “Predicting equilibrium scourhole geometry near angled stream deflectors using a three-dimensional 64 [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] numerical flow model,” J Hydraul Eng., vol 133, no 8, pp 983–988, 2007 W Wu, W Rodi, and T Wenka, “3D numerical modeling of flow and sediment transport in open channels,” J Hydraul Eng., vol 126, no 1, pp 4–15, 2000 D Cokljat and B A Younis, “Second-order closure study of open-channel flows,” J Hydraul Eng., vol 121, no 2, pp 94–107, 1995 D Sofialidis and P Prinos, “Compound open-channel flow modeling with nonlinear low-Reynolds k-ϵ models,” J Hydraul Eng., vol 124, no 3, pp 253– 262, 1998 T G Thomas and J J R Williams, “Large eddy simulation of turbulent flow in an asymmetric compound open channel,” J Hydraul Res., vol 33, no 1, pp 27–41, 1995 A Tominaga and I Nezu, “Turbulent structure in compound open-channel flows,” J Hydraul Eng., vol 117, no 1, pp 21–41, 1991 M A Leschziner and W Rodi, “Calculation of strongly curved open channel flow,” J Hydraul Div., vol 105, no 10, pp 1297–1314, 1979 Y Shimizu, H Yamaguchi, and T Itakura, “Three-dimensional computation of flow and bed deformation,” J Hydraul Eng., vol 116, no 9, pp 1090–1108, 1990 J Ye and J A McCorquodale, “Simulation of curved open channel flows by 3D hydrodynamic model,” J Hydraul Eng., vol 124, no 7, pp 687–698, 1998 F Sotiropoulos and V C Patel, “Application of Reynolds-stress transport models to stern and wake flows,” J Sh Res., vol 39, no 4, pp 263–283, 1995 A J Odgaard and M A Bergs, “Flow processes in a curved alluvial channel,” Water Resour Res., vol 24, no 1, pp 45–56, 1988 A O Demuren, “A numerical model for flow in meandering channels with natural bed topography,” Water Resour Res., vol 29, no 4, pp 1269–1277, 1993 C Wilson, J B Boxall, I Guymer, and N R B Olsen, “Validation of a threedimensional numerical code in the simulation of pseudo-natural meandering flows,” J Hydraul Eng., vol 129, no 10, pp 758–768, 2003 N Nagata, T Hosoda, T Nakato, and Y Muramoto, “Three-dimensional numerical model for flow and bed deformation around river hydraulic structures,” J Hydraul Eng., vol 131, no 12, pp 1074–1087, 2005 M F M Yossef and R Rupprecht, “Modeling the flow and morphology in froyne fields,” Proc RiverFlow 2006, vol 2, pp 1707–1713, 2006 M Fazli, M Ghodsian, and S A A S Neyshabouri, “Scour and flow field around a spur dike in a 90 bend,” Int J Sediment Res., vol 23, no 1, pp 56–68, 2008 J Ho, H K Yeo, J Coonrod, and W Ahn, “Numerical modeling study for flow pattern changes induced by single groyne,” in Proceedings of the Congressinternational Association for Hydraulic Research, 2007, vol 32, no 2, p 662 J Kang, H Yeo, S Kim, and U Ji, “Experimental investigation on the local scour characteristics around groynes using a hydraulic model,” Water Environ J., vol 25, no 2, pp 181–191, 2011 K Sharma and P K Mohapatra, “Separation Zone in Flow past a Spur Dyke on Rigid Bed Meandering Channel,” J Hydraul Eng., vol 138, no 10, pp 897– 65 [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] 901, 2012 Nguyễn Cảnh Cầm, Thủy lực, tập 2006 J W Hall, S A Boyce, Y Wang, R J Dawson, S Tarantola, and A Saltelli, “Sensitivity analysis for hydraulic models,” J Hydraul Eng., vol 135, no 11, pp 959–969, 2009 A Kabir, “Modelling local scour around bridge piers using TELEMAC.” University of Cape Town, 2005 A Giardino and J Monbaliu, “Morphodynamic evolution of a sand bank,” Technical report, Catholic University of Leuven, Civil Engineering Department, Hydraulics Laboratory, 2005 J.-M Hervouet, Hydrodynamics of free surface flows: modelling with the finite element method John Wiley & Sons, 2007 T 3D, “TELEMAC 3D,” 1998 J DOUGLAS, J M Gasiorek, J A Swaffield, and L B JACK, “Fluid Mechanics, Harlow.” Pearson Prentice Hall, 2005 J H Ferziger and M Peric, “Computational methods for fluid mechanics,” Chapter, vol 5, pp 85–127, 2002 F H Harlow and P I Nakayama, “Turbulence transport equations,” Phys Fluids, vol 10, no 11, pp 2323–2332, 1967 W Rodi, “Turbulent models and their application in hydraulics—a state of the art review,” Int Assoc Hydraul Res Delft, 1980 V Yakhot and S A Orszag, “Renormalization group analysis of turbulence I Basic theory,” J Sci Comput., vol 1, no 1, pp 3–51, 1986 V Yakhot and L M Smith, “The renormalization group, the ɛ-expansion and derivation of turbulence models,” J Sci Comput., vol 7, no 1, pp 35–61, 1992 D C Wilcox, “Reassessment of the scale-determining equation for advanced turbulence models,” AIAA J., vol 26, no 11, pp 1299–1310, 1988 D C Wilcox, Turbulence modeling for CFD, vol DCW industries La Canada, CA, 1998 D C Wilcox, “Formulation of the kw turbulence model revisited,” AIAA J., vol 46, no 11, pp 2823–2838, 2008 A N Kolmogorov, “Equations of motion of an incompressible turbulent fluid,” Izv Akad Nauk SSSR Ser Phys, vol 6, no 6, pp 56–58, 1942 B G Van Vuren, “Stochastic modelling of river morphodynamics.” TU Delft, Delft University of Technology, 2005 H Havinga, M Taal, R Smedes, G J Klaassen, N Douben, and C J Sloff, “Recent training of the lower Rhine River to increase Inland Water Transport potentials: a mix of permanent and recurrent measures,” in Proceedings of International Conference on Fluvial Hydraulics–River Flow, 2006, pp 31–50 R M J Schielen, H Havinga, and M Lemans, “Dynamic control of the discharge distributions of the Rhine River in the Netherlands,” in Proc Int Conf on Fluvial Hydraulics, River Flow, 2008, pp 3–5 E Mosselman and K Sloff, “7 The importance of floods for bed topography and bed sediment composition: numerical modelling of Rhine bifurcation at Pannerden,” Dev Earth Surf Process., vol 11, pp 161–179, 2007 S Giri and E Mosselman, “River engineering measures to improve 66 [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] navigability,” Knowl Clim ‚The Eff Clim Chang Inl water Transp via Port Rotterdam, vol 21, 2011 G J C M Hoffmans, The influence of turbulence on soil erosion, vol 10 Eburon Uitgeverij BV, 2012 G J Klaassen and K Sloff, “Prediction of bed topography and recove| y processes for dredging on the Waal River,” Tech Rep, 2000 M F M Yossef, “The effect of groynes on rivers: Literature review,” Delft Clust Publ 03.03 04, 2002 H C Vu, J Ahn, and J H Hwang, “Numerical simulation of flow past two circular cylinders in tandem and side-by-side arrangement at low Reynolds numbers,” KSCE J Civ Eng., vol 20, no 4, pp 1594–1604, 2016 http://opentelemac.org/ https://www.flow3d.com/ https://www.britannica.com https://www.roomfortheriver.nl http://citiscope.org https://bicycledutch.wordpress.com PHỤ LỤC /PARALLEL PROCESSORS :0 /DEBUGGER :1 / TELEMAC - TRUNG TAM NGHIEN CUU DIEN LUC QUOC GIA PHAP / / /NGUYEN QUANG BINH /TRUONG DAI HOC BACH KHOA DA NANG /KHOA XAY DUNG THUY LOI - THUY DIEN /K31 - KY THUAT XAY DUNG CONG TRINH THUY / / / / INFORMATIC ENVIRONMENT / / / /FORTRAN FILE : BOUNDARY CONDITIONS FILE : boundary.cli LIQUID BOUNDARIES FILE : data.qsl GEOMETRY FILE : geometry.slf 3D RESULT FILE : res_t3d.slf 2D RESULT FILE : res_t2d.slf /VALIDATION : YES /REFERENCE FILE : / / NUMBER OF HORIZONTAL LEVELS :3 MESH TRANSFORMATION :1 / / / GENERAL OPTIONS / / / VARIABLES FOR 2D GRAPHIC PRINTOUTS : 'U,V,H,B,S,F,US' VARIABLES FOR 3D GRAPHIC PRINTOUTS : 'Z,U,V,W,US,F,H,S' TIME STEP : 0.05 NUMBER OF TIME STEPS : 36000 GRAPHIC PRINTOUT PERIOD : 10 LISTING PRINTOUT PERIOD : 10 MASS-BALANCE : YES /INFORMATION ABOUT SOLVER : YES /PREVIOUS COMPUTATION FILE : 'PRE_int.slf' /COMPUTATION CONTINUED : YES INFORMATION ABOUT MASS-BALANCE FOR EACH LISTING PRINTOUT = YES / / / / INITIAL CONDITIONS / / / INITIAL CONDITIONS : 'CONSTANT ELEVATION' INITIAL ELEVATION : 0.1 / / / / BOUNDARY CONDITIONS / / / OPTION FOR LIQUID BOUNDARIES : 1; PRESCRIBED ELEVATIONS : 0.1; 0.1 PRESCRIBED FLOWRATES : 0.0; 0.0 VELOCITY PROFILES : 4; LAW OF BOTTOM FRICTION :3 FRICTION COEFFICIENT FOR THE BOTTOM : 40 LAW OF FRICTION ON LATERAL BOUNDARIES :0 FRICTION COEFFICIENT FOR LATERAL SOLID BOUNDARIES : 66.7 CORIOLIS : YES CORIOLIS COEFFICIENT : 2.281E-5 WIND : NO AIR PRESSURE : NO / / / NUMERICAL OPTIONS / / SCHEME FOR ADVECTION OF VELOCITIES :4 SCHEME FOR ADVECTION OF K-EPSILON :4 / TURBULENCE MODEL FOR THE BOTTOM :2 TURBULENCE MODEL FOR LATERAL SOLID BOUNDARIES :2 / HORIZONTAL TURBULENCE MODEL :1 COEFFICIENT FOR HORIZONTAL DIFFUSION OF VELOCITIES : 1.E-6 VERTICAL TURBULENCE MODEL :3 COEFFICIENT FOR VERTICAL DIFFUSION OF VELOCITIES :1 / PRECONDITIONING FOR DIFFUSION OF VELOCITIES : 85 PRECONDITIONING FOR PROPAGATION : 11 PRECONDITIONING FOR PPE :2 / ACCURACY FOR DIFFUSION OF VELOCITIES : 1.E-5 ACCURACY FOR VERTICAL VELOCITY : 1.E-5 ACCURACY FOR PPE : 1.E-5 ACCURACY FOR PROPAGATION : 1.E-5 / MAXIMUM NUMBER OF ITERATIONS FOR DIFFUSION OF VELOCITIES : 200 MAXIMUM NUMBER OF ITERATIONS FOR VERTICAL VELOCITY : 50 MAXIMUM NUMBER OF ITERATIONS FOR PROPAGATION : 200 MAXIMUM NUMBER OF ITERATIONS FOR PPE : 250 / SOLVER FOR VERTICAL VELOCITY SOLVER FOR DIFFUSION OF VELOCITIES SOLVER FOR PROPAGATION SOLVER FOR PPE / ZERO / IMPLICITATION FOR DEPTH IMPLICITATION FOR VELOCITIES IMPLICITATION FOR DIFFUSION / / NON HYDROSTATIQUE / NON-HYDROSTATIC VERSION MASS-LUMPING FOR DEPTH CONSISTENT PROJECTION MATRIX STORAGE / &ETA &FIN :7 :2 :2 :2 :1.E-10 : :1 : : NO : : NO :3