Mơ hình được chạy thử nghiệm trong một kênh chữ U, kết quả tính tốn vận tốc dịng chảy, mực nước được so sánh với kết quả thực đo trong phịng thí nghiệm của Shukry. -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0 3 6 9 12 15 Mô hình Giải tích Chu Kỳ T Vận tốc (m/s) -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0 3 6 9 12 15 Mô hình Giải tích Chu Kỳ T Vận tốc (m/s)
105
Mục đích của thí nghiệm này là để kiểm chứng tại các điểm uốn cong c ủa kênh chữ U, dịng chảy và mực nước cĩ xu thế tương tự với thực tế.
Các thơng số đầu vào
Các thơng số của kênh:
Đoạn kênh dùng để chạy thử nghiệm mơ hình là đoạn kênh cong 180o
(kênh U), chiều sâu lúc mặt nước yên tĩnh bằng 10m, chiều rộng kênh luơn khơng đổi và bằng 10m, nếu kênh được đặt khít vào một hình chữ nhật thì chiều rộng của hình chữ nhật đĩ là 30m, chiều dài là 45m. Bán kính uốn cong cho chữ U nhỏ là 5m, cho chữ U lớn là 15m (xem Hình 4.10).
Điều kiện ban đầu:
Tại thời điểm ban đầu mặt nước hồn tồn yên tĩnh, nghĩa là u, v, tại mọi điểm đều bằng 0.
Điều kiện biên:
Tại đ ầu vào dưới của kênh cho là hằng số theo thời gian và bằng 0.25m, tại đầu ra ở trên cũng là hằng số theo thời gian và bằng 0m.
Các thơng số khác: Chọn: t = 0.03 [s] x = 0.5 [m] y = 0.5 [m] Gia tốc trọng trường: g = 9.81 [m/s2] Hệ số nhám: n = 0.025
Hệ số nhớt rối phương ngang: A = 10-6 [m2/s]
Cách đặt lƣới sai phân cho kênh U
Cách đặt lưới tính tốn cho kênh U được minh họa trong Hình 4.11. Lưu ý rằng đây chỉ là hình minh họa nên số lượng nút khơng phải là con số thật được sử dụng. Trong mơ hình tính tốn, theo phương y kênh được chia làm 61 nút, theo phương x kênh được chia làm 91 nút.
106
Hình 4.11. M inh họa lưới tính kênh chữ U
Kết quả và nhận xét
Điều kiện dừng của chương trình: sau mỗi thời giant, chương trình sẽ lấy trị tuyệt đối hiệu của ở bước thời gian trước và bước thời gian sau, từ đĩ xác định sai số tương đối. Nếu giá trị lớn nhất của sai số tương đối tại mọi điểm trong kênh nhỏ hơn 1%, chương trình ngưng chạy.
Tốc độ tối đa đạt được trong kênh là 3.34 m/s, tốc độ trung bình là 1.56 m/s. Các Hình 4.12, 4.13, 4.14, 4.15 minh họa trường vận tốc và đường đẳng mực nước của dịng chảy trong kênh.
107
Hình 4.12. Trường vận tốc của kênh U (được vẽ với mật độ thưa)
108
Hình 4.14. Đường đẳng mực nước (t ính bằng m so với mặt thống yên lặng của kênh sâu 10m) thể hiện trên mặt phẳng 2 ch iều.
Hình 4.15. Đường đẳng mực nước (t ính bằng m so với mặt thống yên lặng của kênh sâu 10m) thể hiện trong khơng gian 3 chiều.
Các kết quả dạng trường vận tốc và đường đẳng mực nước được so sánh với kết quả từ thí nghiệm của Shukry (Hình 4.16, 4.17) cho thấy khá phù hợp với nhau, đặc biệt là tại các điểm uốn cong. Sau khu vực uốn cong, trường vận tốc bị ép về phía bên bờ lõm và đây cũng là nguyên nhân chính gây nên hiện tượng xĩi lở khu vực này trong các đoạn cong c ủa sơng thiên nhiên. Hình vẽ các đường đẳng mực nước cho thấy tại khu vực cong mực nước bờ lõm cao hơn bờ lồi. Vận tốc tối đa tính tốn được từ thí nghiệm của Shukry là 4.5m/s.
109
Sự phù hợp về phân bố trường vận tốc và các đường đẳng mực nước của mơ hình so với kết quả thu được từ thí nghiệm của Shukry đảm bảo độ tin cậy của mơ hình để cĩ thể được áp dụng cho thực tế.
Hình 4.16. Phân bố vận tốc theo thí nghiệm của Shukry
Hình 4.17. Phân bố mực nước theo thí nghiệ m của Shukry