Báo cáo khoa học: ứng dụng ch-ơng trình matlab trong việc giải một số bài toán tính đường mặt nước dòng chảy trong kênh hở

Tóm tắt: ứng dụng phần mềm để giải quyết các bài toán kỹ thuật là một xu h-ớng tất yếu hiện nay. Matlab là một trong những phần mềm có khả năng ứng dụng cao và rất tiện ích trong các tr-ờng đại học trên thế giới hiện nay. Bài báo này giới thiệu một số ứng dụng của Matlab tính toán đ-ờng mặt n-ớc dòng chảy trong kênh hở.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "ứng dụng ch-ơng trình matlab trong việc giải một số bài toán tính đường mặt nước dòng chảy trong kênh hở" øng dông ch−¬ng tr×nh matlab trong viÖc gi¶i mét sè bµi to¸n tÝnh ®−êng mÆt n−íc dßng ch¶y trong kªnh hë Ks. NguyÔn viÕt thanh Bé m«n Thuû lùc - Thuû v¨n Khoa C«ng tr×nh Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i Tãm t¾t: øng dông phÇn mÒm ®Ó gi¶i quyÕt c¸c bμi to¸n kü thuËt lμ mét xu h−íng tÊt yÕu hiÖn nay. Matlab lμ mét trong nh÷ng phÇn mÒm cã kh¶ n¨ng øng dông cao vμ rÊt tiÖn Ých trong c¸c tr−êng ®¹i häc trªn thÕ giíi hiÖn nay. Bμi b¸o nμy giíi thiÖu mét sè øng dông cña Matlab tÝnh to¸n ®−êng mÆt n−íc dßng ch¶y trong kªnh hë. Summary: Using software to solve the technical problems is a current tendency. The Matlab program is one of some software which are usually applied by many universities in the world. This article presents some applications of Matlab in the open channel flow problems. CT 2 I. §Æt vÊn ®Ò Matlab lµ tæ hîp mét cÊu tróc ch−¬ng tr×nh víi c¸c hµm to¸n häc ®· x¸c ®Þnh tr−íc. øng dông cña Matlab rÊt ®a d¹ng ta cã thÓ x©y dùng c¸c ch−¬ng tr×nh kh¸c nhau ®Ó gi¶i c¸c bµi to¸n kü thuËt, cô thÓ ®èi víi bµi to¸n tÝnh vµ vÏ ®−êng mÆt n−íc trong kªnh hë ta cã thÓ viÕt ch−¬ng tr×nh theo s¬ ®å khèi: TÝnh chiÒu s©u TÝnh to¸n c¸c yÕu tè NhËp In kÕt TÝnh chiÒu VÏ ®−êng däc theo dßng thuû lùc (b¸n kÝnh, d÷ liÖu qu¶ dµi kªnh mÆt n−íc ch¶y chu vi, diÖn tÝch) Khi tÝnh to¸n ®−êng mÆt n−íc th−êng ph¶i ¸p dông ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng trong ®ã cã ph−¬ng ph¸p céng trùc tiÕp song viÖc tÝnh to¸n cho khèi l−îng tÝnh to¸n lín vµ ®é chÝnh x¸c kh«ng cao. V× vËy sö dông Matlab ®Ó gi¶i c¸c bµi to¸n nµy sÏ lµm cho viÖc tÝnh nhanh h¬n vµ møc ®é chÝnh x¸c theo yªu cÇu . II. TiÕp cËn vÊn ®Ò Ta xÐt bµi to¸n dßng ch¶y kh«ng ¸p trong cèng trßn: MÆt c¾t ngang i-i • Ph−¬ng ph¸p 1 Tõ c«ng thøc tÝnh l−u l−îng cña Sªdi-Manning rót ra: n2 Q 2 n2 V 2 1 2 1 Q= RH 3 S0 2 A ⇒ S0 = = CT 2 (1) 4 4 n RH 3 A 2 RH 3 Tõ ph−¬ng tr×nh vi ph©n c¬ b¶n cña dßng ch¶y æn ®Þnh, thay ®æi dÇn kh«ng ¸p: n2 V 2 n2 Q 2 S0 − S0 − 4 4 RH 3 A 2 dy S 0 − S RH 3 = = = (2) dx 1 − Fr 2 V 2B Q 2B 1− 1− gA 3 gA trong ®ã: S0 - ®é dèc ®¸y kªnh; n - hÖ sè nh¸m Manning; Q V - vËn tèc trung b×nh mÆt c¾t, V = ; A RH - b¸n kÝnh thuû lùc; B - chiÒu réng mÆt tho¸ng; A - diÖn tÝch mÆt c¾t −ít; V Fr - sè Frót, Fr = ; gy Q - l−u l−îng (m3/s). ⎤ ⎡ 2 ⎢ 1− Q B ⎥ ⎥ ⎢ gA 3 ⎥ Δy ΔL = ⎢ Sai ph©n ta cã: (3) ⎥ ⎢ n2 Q 2 ⎢ S0 − ⎥ 4 RH 3 A 2 ⎥ ⎢ ⎦ ⎣ S¬ ®å khèi: B¾t ®Çu Δy y i +1 = y i + Δy Bi = 2 × r 2 − (y i − r ) 2 πr 2 2θ r 2 Ai = − sin(2θ) 360 2 Pi = r × 2θ × π / 180 Ai R Hi = Pi ...