การใช้สมการการหมุนวนร่วมกับสมการการไหลแบบปั่นป่วนในการจำลองพฤติกรรมการไหล บนทางน้ำที่มีความชันสูง

บทคัดย่อ

สมการการไหลแบบหมุนวนสำหรับการไหลแบบปั่นป่วนในปัจจุบันได้ถูกพัฒนา และทดสอบกับข้อมูลในห้องปฏิบัติการโดยมีพื้นฐานมาจากการไหลแบบปั่นป่วนในท่อเรียบ สำหรับบทความนี้ได้นำสมการดังกล่าวมาพัฒนาเพื่อใช้สำหรับการไหลในทางน้ำเปิดแบบขั้นบันได โดยที่สามารถแบ่งสมการออกเป็นสามส่วน ส่วนแรกสมการลอกาลิทึมซึ่งอธิบายผลที่เกิดจากความเค้นเฉือนระหว่างชั้นการไหล กำหนดค่าคงที่ของวอนคาแมนเท่ากับ 0.41 ส่วนที่สองสมการพหุนามดีกรี 3 ซึ่งอธิบายผลที่เกิดจากความเค้นเฉือนบริเวณผนัง และส่วนสุดท้ายสมการพหุนามดีกรี 4 ซึ่งอธิบายผลที่เกิดจากการเปลี่ยนแปรงความดันของการไหล หรือมีลักษณะคล้ายคลึงกับความเค้นเฉือนแบบไร้ผนัง โดยเสนอค่าคงที่การไหลแบบหมุนวนของโคลส์เท่ากับ 0.126 การทดสอบใช้ข้อมูลทั้งหมด 68 ชุด มีอัตราการไหลอยู่ระหว่าง 0.0233-3.285 ลบ.ม/วินาที มีความลาดเอียงของการไหลอยู่ระหว่าง 14-30 องศา และมีความสูงของขั้นบันได้อยู่ระหว่าง 0.0380-0.610 ม. พบว่าสมการที่พัฒนาสมารถอธิบายลักษณะการไหลในทางน้ำเปิดแบบขั้นบันไดได้ดีกว่าสมการการไหลแบบปั่นป่วนในท่อเรียบ ทำให้ทราบได้ว่าความแม่นยำของสมการไม่เกี่ยวข้องกับ องศาของทางระบายน้ำล้น หรืออัตราการไหล แต่จะขึ้นอยู่กับความสูงของขั้นบันได