Matematično in fizično modeliranje toka v rekah s poplavnimi področji

Martin Bombač (2014) Matematično in fizično modeliranje toka v rekah s poplavnimi področji. Doktorska disertacija.

Predogled

PDF Prenos (297Mb)

Povzetek

V doktorski disertaciji so obravnavani različni pristopi k modeliranju toka v rekah s poplavnimi področji. Podatki, pridobljeni z meritvami na fizičnem hidravličnem modelu območja reke Save z izrazitimi poplavnimi področji, so služili za podrobno numerično analizo problematike izmenjave vode med tokom v glavni strugi in tokom na poplavnih področjih. Analizirani in dopolnjeni so bili modeli turbulence, vgrajeni v matematični model PCFLOW2D, ki ga že več kot dve desetletji razvijajo in dopolnjujejo na Katedri za mehaniko tekočin Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani. Z analizo vpliva posameznega člena v dvodimenzijski dinamični časovno povprečeni Navier-Stokesovi (Reynoldsovi) enačbi, ki opisuje globinsko povprečen tok v rekah s poplavnimi področji, je bilo dokazano, da pri gibanju večjih vodnih mas po poplavnih področjih uporaba ustreznega modela turbelence ne igra bistvene vloge, saj je vpliv turbulence možno zadovoljivo zajeti preko trenjskega člena. Zato je bil v nadaljevanju obravnavan primer toka v ribji stezi, kjer je turbulenca zelo izrazita in ima njeno natančno modeliranje velik pomen. Na tem konkretnem primeru je bila opravljena občutljivostna analiza vgrajenega modela turbulence Smagorinsky. Analiza je pokazala, da je za dosego dobrega ujemanja numeričnih rezultatov z meritvami nujno umeriti koeficient Smagorinskega Cs, ki nastopa v modelu turbulence. To je novo dognanje, saj je v vseh nam znanih dosedanjih študijah ter drugih numeričnih programih priporočena vrednost koeficienta Cs enaka (oziroma spremenljiva znotraj zelo majhnega intervala) za vse vrste toka. Naša analiza je pokazala, da je vrednost koeficienta Cs zelo odvisna od uporabljene numerične mreže ter obravnavane vrste toka in lahko močno odstopa od do sedaj priporočenih vrednosti. Z detajlno občutljivostno analizo parametrov matematičnega modela je bil dosežen napredek pri razumevanju obravnavane problematike, kar v bodoče zagotavlja lažje in hitrejše umerjanje matematičnih modelov ter večje zaupanje v dobljene rezultate.

Akcije (potrebna je prijava)