MODELOWANIE FIZYCZNE I NUMERYCZNE PRZEPŁYWU WODY ...

Modelowanie fizyczne i numeryczne przepływu wody w przepławce biologicznej 27Dla przeprowadzonych pomiarów laboratoryjnych występują trzy rodzaje ruchu wodyw basenach (tab. 1): przelewanie się strumienia ponad koronami progów, strefa turbulencjiobejmująca cały basen oraz strefa turbulencji występująca tylko w obrębie przelewu.Sposób, w jaki następuje przepływ wody przez baseny, jest przyczyną zróżnicowaniaprofilów prędkości w obrębie basenów.DYSKUSJAPrzeniesienie uzyskanych na modelu fizycznym wyników na obiekty rzeczywisteprzeprowadza się przy wykorzystaniu teorii podobieństwa zjawisk fizycznych. Siłamidziałającymi na przepływający strumień są siły bezwładności, ciężkości, tarcia, sprężystościi napięć powierzchniowych. Uzyskanie pełnego podobieństwa dynamicznego(wszystkich sił) jest praktycznie niemożliwe. Jeżeli jedną z sił uznamy za dominującąw zjawisku, wystarczy, aby stosunki tych sił i sił bezwładności były sobie równe [Kubraki Kubrak 2010]. W przypadku modelowania warunków hydraulicznych przepływu wodyza dominującą siłę uznajemy siłę ciężkości. Według kryterium podobieństwa Froude’adwa układy podobnie geometrycznie są podobne wtedy, gdy liczba Froude’a jest jednakowana modelu i w rzeczywistości:2 2mFrvg L vrz= ⋅gLm= ⋅gdzie:v m– prędkości w modelu, m · s –1 ,v rz– prędkości w rzeczywistości, m · s –1 ,L m– wymiar liniowy w modelu, m,L rz– wymiar liniowy w rzeczywistości, m,g – przyspieszenie ziemskie.Przyjmując, że g = g m, oraz stosując tą samą ciecz na modelu i w rzeczywistości,rzuzyskujemy:vmskalę prędkości αv= = α05 ,Lvskalę przepływu α αrzQ= 25 ,Lskalę spadków α i= 1gdzie:Lmα L– skala podobieństwa geometrycznego α L=LrzWe wzorze na liczbę Froude’a występuje prędkość, która jest prędkością średniąw pionie hydrometrycznym. Przeniesienie do warunków naturalnych pionowego rozkładuprędkości nie jest jednoznaczne, ponieważ należy dodatkowo uwzględnić wpływ dna nawarunki przepływu. Do wyznaczenia skali podobieństwa oporów ruchu wykorzystujesię równanie Saint-Venanta. W równaniu tym występują opory przepływu obliczone zewzoru Chezy’ego v 2⋅ R oraz opory przepływu wywołane bezwładnością cieczy w ruchu2crzFormatio Circumiectus 10 (4) 2011