ओपन-चैनल प्रवाह: Difference between revisions
m (added Category:Vigyan Ready using HotCat) |
|||
Line 113: | Line 113: | ||
[[Category: Machine Translated Page]] | [[Category: Machine Translated Page]] | ||
[[Category:Created On 07/08/2023]] | [[Category:Created On 07/08/2023]] | ||
[[Category:Vigyan Ready]] |
Revision as of 17:24, 9 August 2023
द्रव यांत्रिकी और जलगति विज्ञान में, विवृत चैनल प्रवाह, एक प्रकार का तरल प्रवाह है किसी नलिका के विवृत्त सतह के भीतर होती है, जिसे चैनल के रूप में जाना जाता है।[1][2] नलिका के भीतर दूसरे प्रकार का प्रवाह पाइप प्रवाह है। ये दो प्रकार के प्रवाह कई मानदंडों में समान हैं परंतु एक महत्वपूर्ण दृष्टिकोण में भिन्न हैं: विवृत चैनल प्रवाह में एक विवृत सतह होती है, जबकि पाइप प्रवाह में विवृत्त सतह नहीं होती है।
प्रवाह का वर्गीकरण
समय और स्थान के संबंध में प्रवाह की गहराई में परिवर्तन के आधार पर विवृत चैनल प्रवाह को विभिन्न विधियों से वर्गीकृत और वर्णित किया जा सकता है।[3] विवृत चैनल जलगति विज्ञान में प्रवाह के निम्नलिखित मूलभूत प्रकार हैं:
- मानदंड के रूप में समय
- निरंतर प्रवाह
- प्रवाह की गहराई समय के साथ परिवर्तित नहीं होती है, या यदि इसे किसी निश्चित समय अंतराल के समय स्थिर माना जा सकता है।
- अस्थिर प्रवाह
- प्रवाह की गहराई समय के साथ परिवर्तित होती रहती है।
- निरंतर प्रवाह
- मानदंड के रूप में स्थान
- समान प्रवाह
- चैनल के प्रत्येक भाग में प्रवाह की गहराई समान है। एकसमान प्रवाह स्थिर या अस्थिर हो सकता है, यह इस पर निर्भर करता है कि समय के साथ गहराई परिवर्तित होती है या नहीं, (यद्यपि अस्थिर एकसमान प्रवाह दुर्लभ है)।
- विविध प्रवाह
- प्रवाह की गहराई चैनल की लंबाई के साथ परिवर्तित होती रहती है। तकनीकी रूप से विविध प्रवाह या तो स्थिर या अस्थिर हो सकता है। विविध प्रवाह को या तो तीव्रता से या अल्पांश विविध के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है:
- तीव्र विविध प्रवाह
- तुलनात्मक रूप से कम दूरी पर गहराई अचानक परिवर्तित हो जाती है। तीव्र विविध प्रवाह को स्थानीय घटना के रूप में जाना जाता है। उदाहरण हाइड्रोलिक जम्प और हाइड्रोलिक ड्रॉप हैं।
- अल्पांश विविध प्रवाह
- लंबी दूरी पर गहराई परिवर्तित होती रहती है।
- तीव्र विविध प्रवाह
- प्रवाह की गहराई चैनल की लंबाई के साथ परिवर्तित होती रहती है। तकनीकी रूप से विविध प्रवाह या तो स्थिर या अस्थिर हो सकता है। विविध प्रवाह को या तो तीव्रता से या अल्पांश विविध के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है:
- सतत प्रवाह
- विचाराधीन चैनल की सीमा में प्रवाहन संवर्धन स्थिर है। स्थिर प्रवाह के परिप्रेक्ष्य में प्रायः ऐसा होता है। इस प्रवाह को निरंतर माना जाता है और इसलिए इसे निरंतर स्थिर प्रवाह के लिए निरंतरता समीकरण का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है।
- स्थानिक रूप से विविध प्रवाह
- किसी चैनल के अनुदिश स्थिर प्रवाह का निर्वहन असमान होता है। ऐसा तब होता है जब जल प्रवाह के समय चैनल में प्रवेश करता है और/या छोड़ देता है। एक चैनल में प्रवेश करने वाले प्रवाह का एक उदाहरण सड़क के किनारे की नाली होगी। एक चैनल से निकलने वाले प्रवाह का एक उदाहरण एक सिंचाई चैनल होगा। इस प्रवाह को निरंतरता समीकरण का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है, निरंतर अस्थिर प्रवाह के लिए समय प्रभाव पर विचार करने की आवश्यकता होती है और इसमें चर के रूप में समय तत्व शामिल होता है।
- समान प्रवाह
प्रवाह की अवस्थाएँ
विवृत्त-चैनल प्रवाह का व्यवहार, प्रवाह की जड़त्वीय शक्तियों के सापेक्ष श्यानता और गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव से नियंत्रित होता है। सतही तनाव का एक छोटा सा योगदान होता है, परंतु अधिकांश परिस्थितियों में यह एक प्रभावी कारक बनने के लिए पर्याप्त महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाता है। एक विवृत्त सतह की उपस्थिति के कारण, गुरुत्वाकर्षण सामान्यतः विवृत्त-चैनल प्रवाह का सबसे महत्वपूर्ण चालक है; इसलिए, जड़त्व और गुरुत्वाकर्षण बलों का अनुपात सबसे महत्वपूर्ण आयामहीन मानदंड है।[4] मानदंड को फरोड संख्या के रूप में जाना जाता है, और इसे इस प्रकार परिभाषित किया गया है:
सूत्रीकरण
विवृत्त-चैनल प्रवाह में उपयोगी मात्राओं के लिए तीन संरक्षण नियमों जैसे द्रव्यमान, गति और ऊर्जा का वर्णन करने वाले समीकरण तैयार करना संभव है। प्रभावी समीकरण प्रवाह वेग सदिश क्षेत्र की गतिशीलता पर विचार करने से उत्पन्न होते हैं जो निम्नलिखित हैː
कार्तीय निर्देशांक पद्धति में, ये घटक क्रमशः x, y और z अक्षों में प्रवाह वेग के अनुरूप होते हैं।
समीकरणों के अंतिम रूप को सरल बनाने के लिए, कई धारणाएँ निर्मित करना स्वीकार्य है:
- प्रवाह असंपीड्य प्रवाह है (तीव्रता से परिवर्तित हों वाले प्रवाह के लिए यह उपयुक्त धारणा नहीं है)
- रेनॉल्ड्स संख्या इतनी बड़ी है कि श्यान प्रसार की उपेक्षा की जा सकती है
- प्रवाह x-अक्ष पर एक-आयामी है
निरंतरता समीकरण
द्रव्यमान के संरक्षण का वर्णन करने वाला सामान्य निरंतरता समीकरण इस प्रकार है:
संवेग समीकरण
विवृत चैनल प्रवाह के लिए संवेग समीकरण को असंपीड्य नेवियर-स्टोक्स समीकरणो से प्रारंभ करके प्राप्त किया जा सकता है। असंपीड्य नेवियर-स्टोक्स समीकरण:
ऊर्जा समीकरण
ऊर्जा समीकरण प्राप्त करने के लिए, अभिवाही त्वरण पद को इस प्रकार विघटित किया जा सकता है:
इसके साथ ही, विशिष्ट भार है। यद्यपि, यथार्थवादी प्रणालियों के लिए शीर्ष क्षति पद को जोड़ने की आवश्यकता होती है घर्षण और विक्षोभ के कारण होने वाली ऊर्जा अपव्यय को ध्यान में रखते हुए संवेग समीकरण में बाह्य बलों की अवधारणा को मुक्त कर इसे उपेक्षित कर दिया गया है।
यह भी देखें
- एचईसी-आरएएस
- धारा प्रवाह
- अध्ययन के क्षेत्रों
- कम्प्यूटेशनल तरल सक्रिय
- द्रव गतिविज्ञान
- हाइड्रोलिक्स
- जल विज्ञान
- द्रव प्रवाह के प्रकार
- लामिना का प्रवाह
- पाइप प्रवाह
- लैमिनर-अशांत संक्रमण
- अशांति
- द्रव गुण
- फर्जी नंबर
- रेनॉल्ड्स संख्या
- श्यानता
- अन्य संबंधित लेख
- चेज़ी फ़ॉर्मूला
- डार्सी-वीसबैक समीकरण|डार्सी-वीसबैक समीकरण
- हाइड्रोलिक जंप
- मैनिंग फार्मूला
- उथले पानी के समीकरण#एक-आयामी सेंट-वेनेंट समीकरण|सेंट-वेनेंट समीकरण
- मानक चरण विधि
संदर्भ
- ↑ Chow, Ven Te (2008). ओपन-चैनल हाइड्रोलिक्स (PDF). Caldwell, NJ: The Blackburn Press. ISBN 978-1932846188.
- ↑ Battjes, Jurjen A.; Labeur, Robert Jan (2017). खुले चैनलों में अस्थिर प्रवाह. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 9781316576878.
- ↑ Jobson, Harvey E.; Froehlich, David C. (1988). ओपन-चैनल प्रवाह के बुनियादी हाइड्रोलिक सिद्धांत (PDF). Reston, VA: U.S. Geological Survey.
- ↑ 4.0 4.1 Sturm, Terry W. (2001). ओपन चैनल हाइड्रोलिक्स (PDF). New York, NY: McGraw-Hill. p. 2. ISBN 9780073397870.
अग्रिम पठन
- Nezu, Iehisa; Nakagawa, Hiroji (1993). Turbulence in Open-Channel Flows. IAHR Monograph. Rotterdam, NL: A.A. Balkema. ISBN 9789054101185.
- Syzmkiewicz, Romuald (2010). Numerical Modeling in Open Channel Hydraulics. Water Science and Technology Library. New York, NY: Springer. ISBN 9789048136735.