Nghiên cứu ảnh hưởng vật cản tới dòng chảy bằng mô hình số trị và thực nghiệm

Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng vật cản tới dòng chảy bằng mô hình số trị và thực nghiệm được thực hiện với mục đích xây dựng một chương trình tính toán dựa trên phương pháp thể tích hữu hạn (FVM). Bên cạnh đó, thực nghiệm ở trong phòng Thí nghiệm Thủy lực Trường Đại học Thủy lợi để đánh giá sự ảnh hưởng của vật cản, cụm vật cản dạng ngập hoặc không bị ngập tới các đặc trưng của dòng chảy như mực nước, vận tốc.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng vật cản tới dòng chảy bằng mô hình số trị và thực nghiệm Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG VẬT CẢN TỚI DÒNG CHẢY BẰNG MÔ HÌNH SỐ TRỊ VÀ THỰC NGHIỆM Lê Thu Hiền1, Nguyễn Thị Hảo, Nguyễn Tuấn Linh Trường Đại học Thủy lợi 1. GIỚI THIỆU CHUNG lưới Cartersian (Le, 2015). Mô hình số trị Việc đánh giá ảnh hưởng của các vật cản này đã được kiểm định thỏa mãn tính ổn trong tính toán lan truyền lũ hay ảnh hưởng định, cho nghiệm đúng đắn khi có điều của mố nhám trên tràn, dốc nước, bể tiêu kiện khô ướt, tính bảo toàn khối lượng năng, tới dòng chảy luôn được coi là những chính xác (C-property) hay khả năng “bắt” bài toán thủy lực khó. Những năm gần đây, các sóng gián đoạn. phương pháp số và thực nghiệm được coi là Thiết lập một thí nghiệm để đánh giá ảnh các phương pháp hữu hiệu để mô phỏng và hưởng của một vật cản có kích thước xác định chi tiết, chính xác đặc điểm của 10cm×10cm×5cm đặt chính giữa máng tới dòng chảy trong trường hợp lòng dẫn có các dòng chảy ổn định thông qua giá trị mực vật cản. Sandra and Zech (2008) kết hợp cả nước và lưu tốc khi có và không có vật cản. thực nghiệm và phương pháp số để mô tả ảnh Sau đó dùng mô hình số trị trên để mô phỏng hưởng của sóng vỡ đập tới một “ideal city” lại thí nghiệm này trong cả hai trường hợp. thông qua các giá trị mực nước, lưu tốc tại các điểm quan trắc. Phạm (2014) kết hợp 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU giữa thực nghiệm với mô hình thương mại 3.1. Ảnh hưởng của một dãy mố FLOW 3D để tìm ra kích thước hợp lý của Thí nghiệm ở phòng thí nghiệm Thủy lực: mố tiêu năng. Tuy nhiên, ở Việt nam chưa có Máng thí nghiệm dài 12m, độ dốc đáy nhiều công trình công bố về việc tự xây dựng máng So=0; chiều rộng b=0.3m; chiều cao một chương trình tính dựa trên mô hình toán d=0.5m. Nước được cấp vào máng qua một để giải các bài toán này. Vì vậy, đề tài được máy bơm ở đầu máng. Trên máng có một đập thực hiện với mục đích xây dựng một chương tràn đỉnh rộng có chiều cao P=P1=0.095m. trình tính toán dựa trên phương pháp thể tích Một cửa van phẳng đặt trên thân đập tràn có hữu hạn (FVM). Bên cạnh đó, thực nghiệm ở tác dụng điều chỉnh lưu lượng dòng chảy trên trong phòng Thí nghiệm Thủy lực Trường máng. Máng lường phía dưới có một đập tràn Đại học Thủy lợi để đánh giá sự ảnh hưởng thành mỏng cửa tam giác vuông cân để đo của vật cản, cụm vật cản dạng ngập hoặc không bị ngập tới các đặc trưng của dòng lưu lượng theo công thức Q = 1,4.H Δ / 2 với HΔ 5 chảy như mực nước, vận tốc. Sau đó áp dụng là cột nước trước tràn. G1, G2, G3 là các điểm nghiên cứu ảnh hưởng của mố nhám tới dòng đo vận tốc và mực nước được lấy ở chính chảy trên dốc nước Hốc Xoài, Quảng Ngãi. giữa lòng máng (Hình 1). Khi dòng chảy trên máng là ổn định, tiến 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU hành đo đạc tại mặt cắt co hẹp c-c ở chân đập Phương pháp thể tích hữu hạn với xấp xỉ tràn, tại các điểm quan trắc và HΔ trong 2 thông lượng bằng phương pháp Roe (Roe, trường hợp: không có vật cản và có vật cản. 1981) được sử dụng để giải hệ phương Thí nghiệm này được thực hiện nhiều lần với trình nước nông phi tuyến (NSWE) trên các giá trị HΔ khác nhau hay các cấp lưu 341 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 lượng khác nhau. Bảng 1 thể hiện kết quả thí Mực nước ban đầu ở thượng và hạ lưu cửa nghiệm thực đo ứng với HΔ=17cm. Mặt khác, van lần lượt là 0.4m và 0.011m. Kênh hạ lưu lập miền tính toán để xuất ra kết quả bằng mô bố trí 25 vật chắn không ngập có kích thước hình số trị với hai trường hợp trên (Hình 1). 0.3m×0.3m, đặt cách nhau 0.1m (Hình 2). y Số liệu tại biên trên x=0 lấy tại mặt cắt co hẹp c-c: hc và qcx = Q/b; qcy=0; với qcx; qcy là lưu lượng đơn vị theo các phương x và y; biên dưới là biên mở. Hệ số nhám Maning x n=0.007. Kết quả tính toán mực nước lưu tốc tại các điểm đo này được trình bày trong Bảng 1 cho Hình 2: Sơ đồ thí nghiệm thấy sự hợp lý giữa kết quả thực đo và tính toán. Do ảnh hưởng của vật cản mà độ sâu mực nước trước vật cản dâng lên cao gần 6.0cm so với trường hợp không có. Bên cạnh đó, giá trị lưu tốc tại G2 (trước vật cản) trường hợp có vật cản lại nhỏ hơn rất nhiều Hình 3: Dòng chảy qua cụm vật cản lúc t=5s khi không có vật cản. Miền tính toán được chia lưới Δx×Δy = 0.025m×0.025m. Hình ảnh 3D của sóng vỡ đập lan truyền tới cụm vật chắn và bị dềnh lên trên máng lúc t=5s được thể hiện trên Hình 3 rất phù hợp với kết quả của Sandra and Zech. Kết quả so sánh giữa thực nghiệm và tính ...