Kétdimenziós áramlásmodell a vízgazdálkodási gyakorlatban
A HYDRO_AS-2D jellemzői:
- Nagyfokú stabilitás, robusztusság és pontosság a folyásviszonyok széles spektrumában, erősen változó terepviszonyok között. A program rendkívül stabilan fut, még erősen változó terepfelület esetén is. A folyásirány változását, valamint a nedves-száraz váltakozásokat automatikusan figyelembe veszi.
- Az áramlás hullámterjedésének instacioner és térfogathű szimulációja komplex terepen, különböző be- és lefolyási feltételek között
- Az átfolyási felosztás, sebesség- és nyírófeszültségeloszlás, valamint az elárasztási időtartam és gyakoriság eloszlásának meghatározása
- Szintmenetvonalak a vizsgált terület tetszőleges helyein, lefolyás-menetvonalak a vizsgált terület ellenőrzési keresztmetszetein
A komplex áramlásviszonyok meghatározása hosszú ideig kizárólag a fizikai modellek számára volt fenntartva. A számítástechnika továbbfejlesztésével a hidronumerikus lefolyásmodellek egyre inkább előtérbe kerültek.
Az egydimenziós lefolyásmodellek segítségével a felismerhetően irányított lefolyásviszonyok jól modellezhetők. Ezek viszont hamar korlátokba ütköznek a mentett területek visszaáramlással tetézett elárasztásai, szűkülések és kitágulások, keresztáramlatok, valamint gátszakadások és kiterjedt áradások esetén. Ilyen jellegű problémák felmerülése esetén feltétlenül kétdimenziós lefolyásmodelleket kell alkalmazni.
A HYDRO_AS-2D-be integrált eljárás a 2-dimenziós mélységátlagolt áramlásegyenletek véges térfogat diszkretizáció segítségével végzett numerikus megoldásán alapul. Az alkalmazott explicit időléptetési eljárás itt gondoskodik a hullámlefutás pontos idejű szimulációjáról. A program fejlesztése során különösen magas követelményeket határoztunk meg, és törekedtünk arra, hogy az eljárás a mélységátlagolt áramlásegyenletek minél több matematikai-fizikai tulajdonságát pontosan vagy közel pontosan le tudja írni. Ezáltal a numerikus megoldás pontossága lényegesen javítható volt.
Az újonnan fejlesztett módszert kezdetben különböző laboratóriumi kísérletekből származó mérési eredményekkel teszteltük, ezt követően számos vízgazdálkodási alkalmazásban vizsgáltuk, amely időközben kétséget kizáróan a gyakorlatban alkalmazhatónak bizonyult. Ezután a HYDRO_AS-2D-ben alkalmazott eljárást a gyakorlati mérnöki alkalmazások számára optimáltuk és a legmesszebb menően hozzájuk igazítottuk.
A HYDRO_AS-2D négyszög- és háromszög-elemekből álló számítási hálót használ. Egy ilyen háló alkalmazása lehetővé teszi többek között a mindenkor kitűzött feladat topográfiai és hidrodinamikai adottságaihoz történő könnyű illesztést. Ezáltal pl. a folyási, gát- és útvonal vezetések viszonylag könnyen és főleg pontosan meghatározhatók, ami a modellezendő áramlási folyamatokban fontos szerepet játszhat.
A számítási elemek nagy száma (több százezertől kb. 2 millióig a számítógép teljesítményétől függően) révén az eredeti raszteradatok az összes fontos törésperemekkel saját formájukban átvehetők. Ezért nem kerül sor további interpolációra, ami a modellezési pontosságot jelentősen növeli. Ez különösen az árterületek meghatározása tekintetében bírhat nagy jelentőséggel.
Egy instacioner kétdimenziós lefolyásszimuláció lehetövé teszi:
- árterületek kimutatását
- vízszinthelyzetek és áramlási támadások számítását
- tározó területek számítását
- árhullámok terjedési számításait
- gátszakadások modellezését és
- árvízi előrejelzési modellezést.
- A szoftver elengedhetetlen alapja a vizek áramlásainak további tervezésében.
A HYDRO_AS-2D-t az aquaveo cég (Utah, USA) SMS (surface-water modeling solution – felület-víz modellezési megoldás) programjának felületével összekapcsolták. Az SMS program segítségével előállított kimenő adatok szolgálnak a HYDRO_AS-2D számára bemeneti adatként. A számítási eredményeket az SMS ismételten beolvassa és szemléletesen megjeleníti.
Az SMS program professzionális felülete eközben lehetővé teszi a különböző adatfajták könnyű kezelését, az adatok gyors szemléltetését és vizsgálatát, a kényelmes hálógenerálást és a problémamentes közvetlen adatbevitelt. Az SMS programfelületét az aquaveo cég karbantartja és állandóan bővíti, illetve hozzáigazítja a legújabb fejlesztési tendenciákhoz.
