ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ РАСЧЕТА ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ
СООРУЖЕНИИ ЧИСЛЕННЫМ МЕТОДОМ
А.М. Кушер
ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии, г. Москва, Россия
Расход 
воды 
в 
гидрометрическом 
сооружении 
вычисляется 
методом
"скорость-площадь" на основе расчетного поля скоростей, найденного решением
полной системы уравнений Навье-Стокса и уравнения неразрывности [1]. Для
расчета свободной поверхности применяется метод УОЕ [2]. Уравнения записаны
в 
декартовой 
системе 
координат 
и 
решаются 
на 
сетке 
фиксированных
прямоугольных ячеек. Геометрия русла задается указанием ячеек (относительная
площадь граней и относительный объем), открытых для потока жидкости. Расход
вычисляется 
в 
поперечном 
сечении 
потока (в 
верхнем 
бьефе) 
как сумма
произведений площади грани на скорость в её центре.
Обычно процедура гидродинамического расчета включает следующие этапы:
- геометрическое представление расчетной области;
- 
создание расчетной 
сетки, 
в 
ячейках которой реализуется конечно-
разностная модель дифференциальных уравнений;
- наложение граничных условий;
- собственно, гидравлический расчет;
- анализ результатов.
Проблема достоверности расчета тесно связана с формой расчетной сетки.
Сетки бывают регулярные (структурированные) и нерегулярные, ортогональные
(гексаэдрические) и тетраэдрические, иногда, с включением призматических
элементов. Достоинством нерегулярных сеток является сравнительная гибкость
передачи сложной геометрии, а существенным недостатком — трудность задания
граничных условий 
и дополнительные погрешности, 
связанные 
с расчетом
потоков через грани ячеек и мерами преодоления неустойчивости решений.
Недостатком ортогональной прямоугольной сетки является несвязанность сетки с
формой твердых границ расчетной области, а важными достоинствами - простота
реализации и низкие требования к вычислительным ресурсам. 
Применение
многоблочной и локально измельченной сетки частично решает проблемы точной
передачи геометрии, но требует существенных дополнительных затрат машинного
времени.
В данной работе рассмотрен алгоритм обработки данных, обеспечивающий
снижение погрешности расчета гидрометрических сооружений за счет адаптации
прямоугольной расчетной сетки к геометрии сооружения путем совмещения
операций геометрического представления твердых стенок и создания расчетной
сетки с учетом заданной погрешности расчета.
Для 
оценки 
влияния 
дискретизации 
расчетной 
области 
на 
точность
вычисления расхода проведены расчеты лотка с длинной горловиной в канале с
продольным уклоном #= 0.001 на регулярной сетке в диапазоне 50-150 шагов
дискретизации вдоль потока по оси Х (п,=50-150) при фиксированных значениях
пу и п;. Узлы Х7 сетки привязаны к входу в расчетную область, начало отсчета по