3. Последовательность вычислений при решении задачи №2
Все вычисления при решении задачи №2 выполняются на ЭВМ. Для выполнения расчетов составлена специальная программа, загрузочный модуль которой имеет наименование DINBAR.EXE. Работа программы организована в среде WINDOWS© в диалоговом режиме.
Система исходных уравнений (4.1)-(4.3) в программе решается методом характеристик. Это позволяет вычислять приращения отметок дна в зоне заиления верхового участка водохранилища с течением времени. Результаты расчетов выводятся на печать в табличном виде.
В качестве исходных данных для выполнения расчетов с использованием программы DINBAR задаются следующие параметры:
Рис. 4.1. Расчет деформаций на участке стеснения русла перемычкой
B0 – ширина реки в верхнем сечении, м;
H0 – глубина реки в верхнем сечении, м;
Q – расход воды, м3/c;
DB – коэффициент расширения;
К – шаг по времени, сут.;
М – число моментов времени;
N – число расчетных сечений.
Программа счета состоит из головной программы и двух подпрограмм. Головная программа организует ввод параметров задачи (B0, H0,Q, DB, K, M, N)выполняет вычисление линейной координаты X(i,0) для нулевого момента времени для каждого из расчетных сечений. После этого в головной программе вычисляются значения глубины русла для нулевого момента времени H(i,0) в каждом сечении с учетом уклона дна I0=0.0001. По величине коэффициента расширения русла DB определяется значение ширины русла B(i,0) и площади живого сечения (i,0) в каждом сечении для нулевого момента времени. Затем вычисляется угловой наклон линий характеристик и определяются значения глубины деформированного русла на любой заданный момент времени.
Подпрограмма вывода организует вывод на дисплей результатов вычислений и их печать на принтере.
По результатам вычислений строятся совмещенные профили дна в моменты времени t=0, t1=К, и t2=2К.
Графики, изображающие результаты расчетов, оформляются в виде рис. 4.2.
Рис. 4.2. Расчет заиления верхнего участка водохранилища
Лабораторная работа №5
Расчет деформаций дна реки
методом конечных разностей
Цель работы: выполнить прогноз деформаций на участке реки, решая уравнение деформации методом конечных разностей.
Исходные данные: расход воды, число расчетных поперечных сечений, шаг по времени, число расчетных моментов времени. Кроме этих данных для решения задачи задаются массив расстояний поперечных сечений от постоянного начала, массивы площадей живого сечения, ширин и средних глубин сечений.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Общие указания
Рассматривается участок реки длиной 20-30 ширин русла. Применяется одномерная модель потока. Движение воды за избранный промежуток времени считается квазиустановившимся. Влияние деформаций на положение свободной поверхности не учитывается.
Все вычисления выполняются на ЭВМ по заранее составленной программе расчета. Программа имеет сокращенное наименование DINBED и реализована в диалоговом режиме в среде Windows©. Уравнение деформации в программе решается методом конечных разностей по левой явной трехточечной разностной схеме. Результаты расчета приращений отметок дна реки выводятся на печать.
Исходные уравнения, решаемые в программе, записываются в виде 4.1-4.3. Берега считаются недеформируемыми и изменение ширин русла по длине участка B=B(l) задается. Уравнение деформации (4.1) решается при заданных начальном и граничном условиях.
Начальным условием служит распределение площадей сечений по длине участка в начальный момент времени. Верхняя граница участка назначается в сечении с пренебрежимо малыми деформациями дна.
Граничное условие имеет вид (l1,t)=const.
В качестве исходных данных для выполнения расчетов задаются следующие параметры.
Q – расход воды, м3/c;
N – число поперечных сечений;
L – расстояние от постоянного начала, км;
– площадь поперечного сечения, м2;
В – ширина сечения, м;
К – шаг по времени, сут,;
М – число моментов времени.