Προσέγγιση με νόμο δύναμης του συντελεστή τριβής στην τυρβώδη ροή χρήσιμη για το σχεδιασμό και την προσομοίωση δικτύων αστικού νερού

D. Koutsoyiannis, A power-law approximation of the turbulent flow friction factor useful for the design and simulation of urban water networks, Urban Water Journal, 5 (2), 117–115, 2008.

[Προσέγγιση με νόμο δύναμης του συντελεστή τριβής στην τυρβώδη ροή χρήσιμη για το σχεδιασμό και την προσομοίωση δικτύων αστικού νερού]

[doc_id=819]

[Αγγλικά]

Προτείνεται μια προσέγγιση του συντελεστή τριβών της εξίσωσης Colebrook-White, η οποία εκφράζεται ως συνάρτηση τύπου δύναμης της διαμέτρου του σωλήνα και της κλίσης ενέργειας και συνδυάζεται με την εξίσωση Darcy-Weisbach, παράγοντας έτσι μια τελική εξίσωση δύναμης για την τυρβώδη ροή σε σωλήνες υπό πίεση. Η τελευταία είναι μια γενικευμένη εξίσωση Manning, οι εκθέτες της οποίας δεν είναι σταθεροί αλλά εξαρτώνται από την τραχύτητα του σωλήνα. Οι παράμετροι αυτής της εξίσωσης υπολογίζονται με ελαχιστοποίηση του σφάλματος της προσέγγισης και δίνονται είτε σε πινακοποιημένη μορφή, είτε ως μαθηματικές εκφράσεις της τραχύτητας. Τα μέγιστα σφάλματα προσέγγισης είναι πολύ μικρότερα από άλλα σφάλματα που οφείλονται στην αβεβαιότητα ή στον ατελή προσδιορισμό διάφορων μεγεθών σχεδιασμού και προσομοίωσης και επίσης είναι μικρότερα από τα σφάλματα των αυθεντικών εξισώσεων Manning και Hazen-Willians. Και οι δύο τελευταίες εξισώσεις μπορούν να παραχθούν ως ειδικές περιπτώσεις της προτεινόμενης εξίσωσης, αν σταθεροποιηθούν οι τιμές των εκθετών. Για μεγάλες τιμές της τραχύτητας, η αυθεντική εξίσωση Manning βελτιώνει την επίδοσή της και γίνεται πρακτικά ισοδύναμη με την προτεινόμενη εξίσωση. Έτσι, η χρήση της, ιδίως σε δίκτυα που λειτουργούν με ελεύθερη επιφάνεια, είναι απολύτως αιτιολογημένη. Σε συνθήκες ροής υπό πίεση, η προτεινόμενη γενικευμένη εξίσωση Manning μπορεί να είναι μια έγκυρη επιλογή, εναλλακτική της χρήσης του συνδυασμού των εξισώσεων Colebrook-White και Darcy-Weisbach, που έχει το πλεονέκτημα της απλότητας και ταχύτητας των υπολογισμών, είτε αυτοί γίνονται με το χέρι, είτε με υπολογιστή.

Το πλήρες κείμενο διατίθεται μόνο στο δίκτυο του ΕΜΠ λόγω νομικών περιορισμών

PDF Συμπληρωματικό υλικό:

Βλέπε επίσης: http://dx.doi.org/10.1080/15730620701712325

Εργασίες μας που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία:

1. D. Koutsoyiannis, Reconciling hydrology with engineering, Hydrology Research, 45 (1), 2–22, doi:10.2166/nh.2013.092, 2014.

Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία: Δείτε τις στο Google Scholar ή στο ResearchGate

Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

1. Perelman, L., A. Ostfeld and E. Salomons, Cross Entropy multiobjective optimization for water distribution systems design, Water Resources Research, 44 (9), Art. No. W09413, 2008.
2. Goulding, G. M. and Z. F. Hu, Urban wet-weather flows, Water Environment Research, 81 (10), 1003-1055, 2009.
3. #Butler, D., and J. Davies, Urban Drainage, 3rd edn., Taylor & Francis, 2011.

Κατηγορίες: Υδραυλικά μοντέλα