Development and verification of a numerical model for calculation of flow in open channels using the finite volume method

Title:

Development and verification of a numerical model for calculation of flow in open channels using the finite volume method
Vývoj a ověření numerického modelu pro výpočet proudění v otevřených kanálech použitím metody konečných objemů

Creator:

Link, Oscar and Donoso, Jeanette

Identifier:

https://cdk.lib.cas.cz/client/handle/uuid:428fb417-e92e-4db6-9338-d632915f5f4f
uuid:428fb417-e92e-4db6-9338-d632915f5f4f

Subject:

hydromechanics, Saint-Venant, finite volume method, discretisation schemes, hydromechanika, metoda konečných objemů, and diskretizační schéma

Type:

model:article and TEXT

Format:

bez média and svazek

Description:

The finite volume method is applied for solving the conservative Saint-Venant equations in case of a one-dimensional open channel flow with high temporal and spatial variability. A new shock-capturing discretisation scheme is proposed for computation of flow equations with source terms. The proposed scheme, called hybrid, combines adventages of flux-splitting and flux-difference-splitting schemes. Five benchmark tests are used to verify the hybrid scheme. The tests are: (1) Flow in a rectangular cross-section rough channel, (2) instantaneous dambreak over an horizontal, initially dry bed, (3) undercritical flow over a bump, (4) undercritical flow over a bump with change to supercritical flow, and (5) supercritical flow over a bump with hydraulic jump. The quality of the proposed scheme is evaluated and compared with that of well known flux-splitting and flux-difference-splitting schemes, on the base of the average percentual error. Results show that the hybrid scheme has a good precision for calculation of highly unsteady, varied flow and that the model is able to consider a partially dry bed. The average percentual errors of the computations ranged from 0.0 to 5.4 % for flow depth and from 0.0 to 6.3 % for specific discharge. and Metoda konečných objemů se používá při řešení Saint-Venantových rovnic pro jednorozměrné proudění v otevřeném kanále a při velkých časových a prostorových změnách. V práci je navrženo nové diskretizační schéma schopné zachytit rázové jevy pro řešení tokových rovnic se zdrojovými členy. Navržený postup nazýváme hybridním, neboť kombinuje výhody modelování pomocí dvou schémat, nazývaných fluxsplitting a flux-difference-splitting. Pro ověření hybridního schématu bylo testováno pět různých uspořádání. Byly zkoušeny: 1. proudění v drsném korytě s obdélníkovým průřezem, 2. okamžitý vtok do horizontálního původně suchého koryta, 3. podkritické proudění přes práh, 4. podkritické proudění přes práh s přechodem na nadkritické proudění a 5. nadkritické proudění přes práh s hydraulickým skokem. Kvalita navrženého postupu je vyhodnocena a porovnána s výsledky získanými pomocí známých výše uvedených schémat. Byly vyhodnoceny průměrné chyby v procentech. Výsledky naznačují, že hybridní schéma vykazuje dobrou přesnost při výpočtu neustáleného, proměnlivého proudění, a že tento model je schopen vzít v úvahu částečně suché koryto. Průměrné chyby v procentech se pohybovaly od nuly do 5,4 % pro hloubku a od nuly do 6,3 % pro specifický průtok.

Language:

Slovak

Rights:

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
policy:public

Coverage:

190-200

Source:

Journal of hydrology and hydromechanics | 2008 Volume:56 | Number:3

Harvested from:

CDK

Metadata only:

false