توزيع سرعت و برآورد دبي در كانال‌هاي فاضلاب براساس مفهوم آنتروپي شانون

Velocity Distribution and Estimation of Discharge in Sewers By Shannon Entropy Concept

در هيدروليك، توزيع سرعت به‌عنوان يك پارامتر كليدي براي تعيين مشخصات جريان مانند دبي، توزيع تنش برشي، رسوبگذاري، فرسايش، تلفات هد، ضريب انرژي و ضريب مومنتوم مورد نياز است. بنابراين محاسبه سرعت جريان، يكي از نكات مهم طراحي كانال‌هاي فاضلاب است. جريان در شبكه‌هاي فاضلاب، براي هر سطح مقطعي، جريان سه بعدي آشفته با سطح آزاد است. مفهوم آنتروپي بر اساس قوانين توزيع احتمال توسط چيو اين امكان را مي‌دهد كه براي برآورد توزيع سرعت و دبي در سطح مقطع، يك معادله ساده ايجاد شود. اين روش براي مطالعه ميدان سرعت در كانال فاضلاب مركب تنگ به‌كار گرفته شد. ميدان توزيع سرعت در شرايط مختلف هيدروليكي مورد بحث و بررسي قرار گرفت. صحت سنجي روش و معادله توزيع سرعت و دبي توسط مقايسه نتايج برآورد شده با مقادير اندازه‌گيري شده در ايستگاههاي كانال‌هاي فاضلابرو واقعي انجام شد. آناليز ميدان سرعت بر اساس مفهوم احتمال، اين امكان را به‌وجود مي‌آورد كه توزيع سرعت و دبي مقطع براي هر سطح مقطع دلخواهي برآورد شود كه در كانال‌هاي واقعي فاضلاب بسيار حايز اهميت است.

In hydraulic, velocity distribution as a key parameter for determining the flow profile, such as flow, shear stress distribution, sedimentation, erosion, loss of head, the coefficient of energy and momentum coefficient is needed, so the calculation of flow velocity is an important part of sewers design. The flow in a sewer, regardless of its geometry, is three-dimensional turbulent free surface flow. The introducing of the entropy based on probability in hydraulic by Chiu gives the possibility to develop a simple equation to evaluate the velocity and the discharge in the cross section. The method was applied to a study of velocity field of flow in narrow compound sewer. The primary flow distribution was investigated under various hydraulic conditions. The validation of the method and velocity distribution and discharge was carried out by comparing the estimated results with the measured findings at the field sites. Analysis of velocity distribution based on the probability concept has made it possible to determine the cross-sectional primary velocity distribution and discharge without having to deal with the geometrical shape of cross sections, which tend to be extremely complex in real sewers.