اتصال معادله های ناویر استوکس و ریچاردز برای شبیه سازی عددی جریان دوفاز سطحی و زیرسطحی در آبیاری قطره ای سطحی

دانستن حرکت آب در حجم مرطوب شده خاک در اطراف قطره چکان، پیش شرطی برای طراحی سیستم های آبیاری و مدیریت دوگانه آب و مواد شیمیایی می باشد. در حقیقت برای نوع خاک مشخص، دانستن تکامل و سیر تدریجی تغییر شکل حجم مرطوب شده، می تواند در تعیین فاصله قطره چکان ها و مدت زمان آبیاری مفید واقع شود. اکثر مدل های عددی و تحلیلی پیش بینی جبهه رطوبتی برای حل نیازمندتعیین سطح تغذیه اشباع خاک از نتایج آزمایشگاهی می باشند که به دست آوردن دقیق آن نیازمند صرف زمان و هزینه است. همچنین این مدل ها در صورتی که شدت جریان قطره چکان ها بیشتر از نفوذ پذیری خاک باشد نتایج قابل اعتمادی را نمی دهند. در این تحقیق مدل جدید اتصال معادله های سطحی دو فاز (معادلات ناویر استوکس و مدل حجم سیال) و زیر سطحی(ریچاردز) برای شبیه سازی جریان سطحی آب –هوا و جبهه رطوبتی داخل خاک در آبیاری قطره ای سطحی ارائه شده است. برای این منظور ابتدا معادله ریچاردز با روش حجم محدود گسسته سازی شد و با معادله های ناویر استوکس دو فاز براساس الگوریتم ارائه شده در این تحقیق جفت گردید. برای صحت سنجی مدل، نتایج شبیه سازی در دو بافت خاک و در دبی های مختلف با نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی شده با نرم افزارهایدروس بر اساس سه شاخص آماری درصد خطای نسبی، مجذور میانگین مربعات خطا و کارایی مدل مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل ارائه شده دارای توانایی بسیار بالایی در شبیه سازی جبهه رطوبتی داشته و از دقت بیشتری نسبت به نرم افزار هایدروس برخوردار است.