chapter 1

Увод

ХЕЦ је додао могућност извођења дводимензионалног (2Д) хидродинамичког усмјеравања у
дијелу анализе нестабилног протока ХЕЦ-РАС. Корисници сада могу изводити
једнодимензионално (1Д) моделирање несталног протока, дводимензионално (2Д) моделирање
несталног тока (једнаџбе Саинт Венана или једнаџбе дифузионог таласа), као и комбиновано 1Д и
2Д једносмерно усмеравање. Две области протока у ХЕЦ-РАС могу се користити на више начина.
Следе примери како се 2Д проточна подручја могу користити за подршку моделирању са ХЕЦ-РАС:

-Детаљно моделирање 2Д канала
-Детаљно моделирање 2Д канала и поплавних водова
-Комбиновани 1Д канали са 2Д поплавним подручјима
-Кoмбиновани 1Д канали / поплавне равнице са 2Д проточним подручјима иза насипа
-Директно повежите 1Д досеге у и из подручја 2Д протока
-Директно повежите 2Д подручје протока са 1Д складишним простором са хидрауличком
конструкцијом
-Вишеструка 2Д подручја тока у истој геометрији
-Директно повежите више подручја 2Д протока с хидрауличним конструкцијама
-Поједностављено до врло детаљних анализа Дам Бреацх
-Поједностављено до врло детаљних анализа Левее Бреацх
-Режим мешовитог протока. 2Д способност (као и 1Д) може да поднесе суперкритични и
субкритични ток, као и прелазе тока од субкритичних ка супер критичним и супер критичним до
субкритичних (хидраулички скокови).

2Д моделирање протока остварује се додавањем 2Д елемената проточног тока у модел на исти
начин као и додавање складишног простора. 2Д подручје протока додаје се цртањем 2Д полигона
подручја протока; развој 2Д рачунарске мреже; затим повезивање 2Д подручја протока с
елементима 1Д модела и / или директно повезивање граничних услова с 2Д подручјима.

Напомена: Овај документ претпоставља да читач већ зна како користити ХЕЦ-РАС за обављање 1Д
моделирања нестабилног тока. Овај документ се фокусира на кориштење нових могућности 2Д
моделирања и нових карактеристика ХЕЦ-РАС Маппер. За помоћ у 1Д моделирању нестабилног
протока и како користити корисничко сучеље, погледајте главни приручник за ХЕЦ-РАС.

Предности / могућности Карактеристике ХЕЦ-РАС дводимензионалног моделирања протока

Могућности 2Д усмјеравања протока у ХЕЦ-РАС-у развијене су тако да омогуће кориснику да
извршава 2Д или комбинирано 1Д / 2Д моделирање. 2Д алгоритам за моделирање протока у ХЕЦ-
РАС има следеће могућности:

Може да изводи 1Д, 2Д и комбиновано 1Д и 2Д моделирање

. ХЕЦ-РАС може да изводи 1Д

моделирање, 2Д моделирање (без 1Д елемената) и комбиновано 1Д и 2Д моделирање.
Могућност комбинованог 1Д / 2Д моделирања у истом моделу нестабилног тока омогућиће
корисницима да раде на већим речним системима, користећи 1Д моделе где је то прикладно (на
пример: главни речни систем) и 2Д моделирање у подручјима која захтевају виши ниво
хидродинамичке верности.

Једнаџбе таласа Саинт-Венант или дифузијског таласа у 2Д.

Програм решава или 2Д Саинт

Венант једначине (са опционим додавањима замаха за турбуленцију и Цориолисове ефекте) или
2Д Дифузијске таласе једначине. Ово је корисник који се бира, што моделарима даје већу
флексибилност. Генерално, једнаџбе 2Д дифузијског таласа омогућавају софтверу да брже ради и
имају већа својства стабилности. 2Д Саинт-Венант једначине су применљиве на шири спектар
проблема. Међутим, многе ситуације моделирања могу се тачно моделирати једнаџбама 2Д
дифузијског таласа. Будући да корисници могу лако да прелазе између скупа једначина, сваки се
може испробати за било који задати проблем да би видели да ли је употреба 2Д Саинт-Венант
једначина оправдана преко дифузијских таласних једначина.

Имплицитни алгоритам коначног волумена решења

. Решивач једнаџбе 2Д нестабилног тока

користи алгоритам имплицирајућег коначног волумена. Алгоритам имплицитних решења
омогућава веће временске кораке у рачунању од експлицитних метода. Метода коначног
волумена омогућава повећање побољшане стабилности и робусности у односу на традиционалне
технике коначних разлика и коначних елемената. Влажење и сушење 2Д ћелија је веома робусно.
Подручја 2Д протока могу се потпуно осушити и поднијети нагли налет воде у то подручје. Поред
тога, алгоритам може да се бави субкритичним, надкритичним и мешовитим режимима протока
(проток који пролази кроз критичну дубину, као што је хидраулични скок).

1Д и 2Д алгоритам спајања решења.

Алгоритми 1Д и 2Д решења чврсто су повезани временски

корак по корак, са могућношћу да се пребаци између 1Д и 2Д преноса протока у временском
кораку. Ово омогућава директну повратну информацију сваки пут између 1Д и 2Д елемената
протока. На пример,

узмите у обзир да је река која је моделирана у 1Д са површином иза насипа моделирана у
2Д (хидраулично повезана са бочном структуром). Проток преко лежишта (бочна конструкција) и /
или кроз било који прекршај лежишта израчунава се воденом водом из 1Д реке и отпадном
водом из 2Д проточног подручја на које је повезан. Једнаџба блата користи се за израчунавање
протока преко леве и кроз пробој. Сваки временски корак једнаџба блата користи 1Д и 2Д
резултате како би израчунао проток омогућавајући тачно рачуноводство блата потапања, на
сваком временском кораку, како се унутрашњост попуњава. Поред тога, проток може да се врати
изван насипа (од 2Д подручја до 1Д досега), након што река усахне.

Неструктуриране или структуриране рачунарске мреже

. Софтвер је дизајниран за коришћење

Слика 1-1.

Неструктурирана рачунска мрежа с детаљним подацима терена о подмрежи.

Приказана на слици 1-1, пример је рачунарске мреже над подацима о терену приказан бојама у
боји. Рачунарске ћелије представљене су дебелим црним линијама. Рачунарски центри ћелије
представљени су црним тачкама и места су на којима се израчунава висина воде за сваку ћелију.
Однос висина-волумен сваке ћелије заснован је на детаљима доњег терена. Свако лице ћелије је
детаљан пресјек заснован на терену испод линије која представља лице ћелије. Овај поступак
омогућава да се вода креће између ћелија на основу детаља доњег терена, као она је
представљена лицима ћелије и запремином која се налази у тој ћелији. Због тога је мали канал
који сече кроз ћелију и много је мањи од величине ћелије и даље представљен односом висине
ћелије и висином хидраулике. То значи да вода може тећи кроз веће ћелије, али је и даље
заступљена са својим нормалним својствима канала. Пример малог канала који пролази кроз
много веће ћелије решетка приказан је на слици 1-2. Пример приказан на слици 1-2 има неколико
канала који су много мањи од просечне величине ћелије која се користи за моделирање подручја
(величина ћелије је 500 к 500 фт, где су канали шири од 100 фт). Међутим, као што је приказано на
слици 1-2, проток може да прође кроз мање канале на основу хидрауличких својстава канала.
Проток остаје у каналима све док фаза не буде већа од надморске висине канала, а затим се
излије у прекоморска подручја.