Validering af strømningsmodel mod GMS
Det er kontrolleret om strømningsmodellen er opsat korrekt, ved at
sammenligne de beregnede trykniveauer med resultatet af en tilsvarende
opsætning i GMS. Først undersøges, om definitionen af randbetingelserne er i orden.
Dernæst testes 2 scenarier, som ikke har relation til
målingerne i laboratoriet, men som blot er opstillet for at teste om modellerne regner ens.
Figur II.10.1: Forskellige måder at definere rande i GMS og egen strømningsmodel (MATLAB).
Sammenligning af randbetingelser
Opsætningen af randene i modellerne er ikke lavet helt på samme måde. I MATLAB
er afstanden til de kendte trykniveauer på randene sat til ½ dx,
idet trykniveauet er kendt lige op til grænsen af de yderste celler.
I GMS er randen derimod defineret i en ekstra søjle celler og dermed
bliver afstanden til randen 1 dx. Der kompenseres for denne forskel ved at
sætte konduktiviteten i randcellerne i GMS til 1. For at de to måder at
definere randene på skal give samme resultat må den effektive konduktivitet,
der beregnes i GMS være 2 · K1, hvilket kan udledes af figur II.10.1 og
ligning II.10.1
Sammenligning af randbetingelser i MATLAB og GMS.
Hvis vandføringen skal blive ens i de to modeller gælder:
(II.10.1)
I eksemplet, som er brugt i denne validering er K1=0,001, hvilket giver
K
eff =0,001998 for opsætningen i GMS, som vist i ligning II.10.2.
Dermed er der en lille forskel på de to modeller,
som dog har mindre betydning jo mindre K1 er.
Udregning af Keff
(II.10.2)
Scenarie 1
Figur II.10.2: Modelskitse med ha, hb, hv, K1 og K2 markeret.
I scenarie 1 er konduktiviteten for grovsandet 10 gange større end for finsandet.
Der strømmer vand fra højre mod venstre, idet trykniveauet i hb er 5 cm større end
i ha. Trykniveauet i vandløbet er ikke sat på som en randbetingelse, men beregnes i modellen.
Tabel II.10.1: Parametre anvendt ved scenarie 1 ved sammenligning af GMS og egen strømningsmodel
- K1
- 0,001 m2/s
Figur II.10.3: Trykniveauer for scenarie 1 beregnet i henholdsvis
GMS og MATLAB plottet mod hinanden. R-værdien
er 1,00
Resultatet af beregningen viser, at der er fuld overensstemmelse mellem GMS og MATLAB's beregning af trykniveauerne
(med 5 betydende cifre). Figur II.10.3 viser korrelationen mellem de beregnede trykniveauer i de to programmer.
Det indikerer, at modellen er korrekt sat op, og at den
lille forskel i måden randene blev defineret i MATLAB ikke har betydning. Det vil
heller ikke have større betydning i de senere beregningner, da den K1, der anvendes,
aldrig er større end 0,001 m
2/s
Det er også undersøgt, om den beregnede vandføring stemmer overens i de
to modeller. Her er en lille, men ubetydelig forskel, som måske kan
tilskrives randbetingelserne. Vandføringerne fremgår af tabel II.10.2.
Tabel II.10.2: Flow ind og ud af randene i henholdsvis GMS- og MATLAB beregningerne.
- [m3/s]
- GMS
- MATLAB
- Forskel
Scenarie 2
Figur II.10.4: Trykniveauer for scenarie 2 beregnet i henholdsvis
GMS og MATLAB plottet mod hinanden. R-værdien
er 1,00
I scenarie 2 strømmer vandet fra åen og ned gennem modellen.
Trykniveauerne ha og hb er ens, mens trykniveauet i vandløbet er 5
cm større. Dette scenarie testes for også at være sikker på, at
randene ved vandløbet er defineret rigtigt i MATLAB-modellen.
Tabel II.10.3: Parametre anvendt ved scenarie 2 ved sammenligning af GMS og egen strømningsmodel
Her bliver viser resultater igen, at der ikke er nogen forskelle
i de beregnede trykniveauer, figur II.10.4. Også de beregnede vandføringer
stemmer fint overens med GMS modellens. Afvigelsen, som fremgår
af tabel II.10.4 er ubetydelig.
Tabel II.10.4: Flow ind og ud af randene i henholdsvis GMS- og MATLAB beregningerne.
- [m3/s]
- GMS
- MATLAB
- Forskel
Dermed er strømningsmodellen
valideret i forhold til fejl i opsætningen og beregningsmetoden.
Der er naturligvis ingen garanti for, at den konceptuelle
model holder og at modellen kan valideres i forhold til de forsøg
der er lavet, men selve den nummeriske model beregner samme værdier,
som GMS.
[
Til toppen ]
[
Forrige |
Næste ]