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 می باشد. دقیقترین روش تعیین سرعت متوسط، استفاده از توزیع دوبعدی دقیق سرعت در سطح مقطع جریان می باشد. تاکنون برخلاف توزیع یک بعدی سرعت، تحقیقات چندانی بر روی توزیع دوبعدی سرعت انجام نگرفته است. ازجمله مدل های توزیع دوبعدی موجود مدل مغربی است که در آن توزیع دوبعدی بی بعد سرعت با استفاده از توابع توزیع یک بعدی و شکل مقطع جریان، ترسیم می گردد. در این تحقیق به بررسی کاربرد این مدل برای برخی از مقاطع در کانال های آبیاری از جمله دایره ای و ذوزنقه ای پرداخته شده است. با توجه به نتایج حاصل مشخص گردید علی رغم اینکه مدل مغربی قادر به نمایش پایین افتادگی مکان سرعت ماکسیمم نسبت به سطح آزاد آب می-باشد، توزیع دو بعدی حاصل از این مدل مطابق با واقعیت نمی باشد. روش دیگر تعیین سرعت متوسط که دارای محبوبیت فراوانی نیز می باشد، استفاده از رابطه مانینگ است. در واقع این رابطه را می توان، براساس انتگرال گیری از توابع توزیع یک بعدی سرعت بر روی سطح مقطع جریان بدست آورد. کاربرد این رابطه در برخی از مقاطع دارای شکل خاص از جمله مقطع دایره ای با خطا همراه می باشد. 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 دایره ای تطابق خوبی بین نتایج حاصل و نتایج آزمایشگاهی موجود مشاهده گردید. سپس با توجه به نزدیکی شکل مقطع نعل اسبی به دایره روابط حاکم بر شعاع هیدرولیکی هارمونیک اصلاح شده در آن مقطع نیز استخراج گردید.