Αριθμητική Προσομοίωση Υδραυλικών Μεταβατικών Φαινομένων σε Ανοικτούς Αγωγούς με τη Μέθοδο των Χαρακτηριστικών - Τάταρης, Δημήτριος Α. (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών, 2004)
Στην πλειοψηφία των υδραυλικών έργων μεγάλης κλίμακας απαντώνται ανοικτοί αγωγοί, όπου η ροή του νερού παρουσιάζει ελεύθερη επιφάνεια ευρισκόμενη κάτω από ατμοσφαιρική πίεση. Η παρούσα Διπλωματική Εργασία σκοπό έχει τη μελέτη των Υδραυλικών Μεταβατικών Φαινομένων που αναπτύσσονται σε πρισματικούς ανοικτούς αγωγούς από σκυρόδεμα κατά το κλείσιμο επίπεδου θυροφράγματος οξείας αιχμής, αλλά και μετά το πλήρες κλείσιμο αυτού. Οι εξεταζόμενοι ανοικτοί αγωγοί είναι ορθογώνιας ή τραπεζοειδούς διατομής διαφόρων πλευρικών κλίσεων. Το κλείσιμο του επίπεδου θυροφράγματος μπορεί να είναι απότομο, γρήγορο ή αργό. Συγκεκριμένα, εξετάζονται δύο περιπτώσεις: 1. Μεταβατικό φαινόμενο σε ανοικτό αγωγό με ανάντη δεξαμενή σταθερής στάθμης και κατάντη επίπεδο θυρόφραγμα, για διάφορα αρχικά βάθη ροής και αρχικές παροχές. 2. Μεταβατικό φαινόμενο σε ανοικτό αγωγό με ανάντη επίπεδο θυρόφραγμα και κατάντη εκχειλιστή ελεύθερης υπερχείλισης, για διάφορες πλευρικές κλίσεις του ανοικτού αγωγού και αρχικές παροχές. Στη δεύτερη περίπτωση μπορεί να θεωρηθεί η ύπαρξη ρυθμιστικών πτερυγίων στροβίλου αντί επίπεδου θυροφράγματος, με τον ίδιο νόμο κλεισίματος. Αρχικά, στον υπό εξέταση ανοικτό αγωγό επικρατεί μόνιμη ομοιόμορφη υποκρίσιμη ροή. Κατά το κλείσιμο του επίπεδου θυροφράγματος προκαλούνται κύματα αβαθούς ύδατος τα οποία ταξιδεύουν στον ανοικτό αγωγό και ανακλώνται ως ένα βαθμό όταν φτάνουν στα άκρα του. Το μεταβατικό φαινόμενο συνεχίζεται και μετά το πλήρες κλείσιμο του επίπεδου θυροφράγματος, περιλαμβάνοντας κύματα αβαθούς ύδατος. Επίσης, είναι δυνατή η σύζευξη κυμάτων κατά τη διάρκεια αυτού του φαινομένου. Κάθε μία από τις παραπάνω περιπτώσεις εξετάζεται ως ένα δισδιάστατο πρόβλημα. Η υπολογιστική μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για την αριθμητική προσομοίωση του μεταβατικού φαινομένου είναι η Μέθοδος των Χαρακτηριστικών σε συνδυασμό με το ρητό αριθμητικό σχήμα διάχυσης του Lax όσον αφορά τους εσωτερικούς κόμβους του εκάστοτε δισδιάστατου προβλήματος. Η υλοποίηση αυτής της μεθόδου έγινε σε γλώσσα προγραμματισμού FORTRAN 77, γλώσσα εύχρηστη σε ό,τι αφορά μαθηματικά προβλήματα.