تخمین سرعت جریان با استفاده از تئوری آنتروپی و صحت سنجی با نتایج فلوم‌های آزمایشگاهی و داده‌های رودخانه‌های طبیعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی هوادریا

2 دانشجو دکترای مدیریت منابع آب، دانشکدۀ مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه شیراز، شیراز

3 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی آمایش و پدافند غیرعامل

چکیده

تخمین توزیع سرعت یکی از مسائل موردتوجه در بررسی دینامیک آب در دریا و رودخانه است. در این مطالعه، با استفاده از تئوری آنتروپی و به‌کارگیری تابع توزیع تجمعی ارائه شده، در ابتدا معادله‌های ارائه‌شده اثبات شده و درنهایت صحت‌سنجی این روش پیشنهادی با داده­های آزمایشگاهی و رودخانه­ای انجام شده است. تئوری آنتروپی با ترکیب با توابع توزیع تجمعی می­تواند به‌خوبی به بررسی روابط متقابل پدیده­های فیزیکی که دارای یک بیشینه منحصر به‌فردند، بپردازد. این تئوری از یک اصل کلی برای معادله بقای آنتروپی، که همانا بیشینه گشتن آنتروپی در تمامی شرایط برای پایدار شدن سیستم­های ترمودینامیکی است، استفاده می­کند. به‌علاوه، با در نظر گرفتن سرعت به‌عنوان یک متغیر تصادفی به ارائه یک تابع برای تخمین توزیع سرعت در فضای یک‌بعدی و دوبعدی (( می­انجامد. ترکیب تئوری آنتروپی شاخص عمومی در این تحقیق استفاده شده و با تابع توزیع تجمعی ارائه‌شده در این تحقیق ترکیب شده است. مقایسه روش پیشنهادی با روش­های موجود تخمین توزیع سرعت نشان می­دهد که روش ارائه‌شده در این تحقیق حساسیت کمتر و انعطاف‌پذیری بیشتری با پارامترها داشته و دقت قابل‌توجهی دارد. این روش برای تمامی حالت‌هایی که بیشینة سرعت روی سطح و زیر سطح باشد، قابل استفاده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of Flow Velocity Using Entropy Theory and Verification by Experimental Flume and Natural Rivers Data

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Khalilabadi 1
  • Shahab aldin Shojaeezadeh 2
  • ghasem dehghani ashkzari 3
1 Assistant Professor, Faculty of Naval Aviation, Malek Ashtar University of Technology, Iran
2 Department of Environmental and Civil Engineering, Shiraz University, Shiraz
3 Assistant Professor, Faculty of Passive Defenese, Malek Ashtar University of Technology, Iran
چکیده [English]

Estimation of velocity distribution is one of the noteworthy challenges of water dynamics in seas and rivers. In this study, employing entropy theory and utilizing the proposed Cumulative Distribution Function (CDF), firstly, the proposed framework is proved and finally verified by experimental flume and natural rivers data. Entropy theory integrated with CDF can investigate the interrelations of physical phenomena which have a unique maximum, properly. This theory uses a global principle to conserve entropy, which is the maximization of entropy in any condition to stabilize thermodynamics systems. Furthermore, assuming velocity as a random variable leads to propose a function to estimate velocity distribution as 2D and 3D (). General Index Entropy (GIE) is used in this study and combined with proposed CDF. Comparing the proposed framework with previous methods shows that the proposed method has less sensitivity and more flexibility in estimation of parameters and significant accuracy to estimate velocity distribution. This method is applicable for maximum flow occurrence on and below the water surface.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Entropy
  • estimation
  • velocity distribution
  • CDF