ويعد تحليل النظام المتدفق أمرا أساسيا في فهم سلوك التدفق السوائل في القنوات المفتوحة، ويساعد المهندسين على تحديد خصائص التدفق وتصميم النظم الفعالة والتنبؤ بالمسائل المحتملة، ونظامي التدفق الأساسيين هما التدفقات اللامعة والمضطربة، وكل منهما له سمات وآثار متميزة.

Laminar Flow

ويحدث تدفق حراري عندما تتحرك الجسيمات السوائل بسلاسة في طبقات موازية مع الحد الأدنى من الخلط، ويحدث عادة في سُرعة منخفضة التدفق وسوائل من الحساسية العالية، وفي هذا النظام، يمكن التنبؤ بالتدفق واستقراره، مما يسهل تحليله والسيطرة عليه.

ويساعد رقم رينولدز، وهو مقاس لا يبعد البعد، على تحديد تدفق اللافقار، وعندما يقل عدد رينولدز عن 500 تقريبا، يكون التدفق سطحيا بصفة عامة، وفي القنوات المفتوحة، يؤدي التدفق الحرفي إلى توزيع موحّد للسرعة وإلى سطح مائي سلس.

تيار مُتفجر

ويتميز تدفق السوائل بالحركة الفوضوية وغير النظامية، مع وجود خليط وتقلبات كبيرة، ويحدث في سُرعة أعلى وبسائل أقل وضوحا، ويزيد التذبذب من تفكك الطاقة ويمكن أن يتسبب في تآكل أو نقل الرواسب في قنوات مفتوحة.

ويتجاوز عدد التدفق المضطرب نحو عام 2000 في القنوات المفتوحة، وهذا النظام أكثر تعقيداً للتحليل بسبب طابعه غير القابل للتنبؤ، ولكنه شائع في النظم الطبيعية والمهندسة التي توجد فيها سُبل تدفق عالية.

تحديد النظام المتدفق

ويستخدم المهندسون رقم رينولدز للتمييز بين التدفقات الملاحية والتدفقات المضطربة، وينظر الحساب في سرعة التدفق، وطول السمات، ودرجة الازدهار، والارتداد الدقيق لنظام التدفق، ويسترشد في تحديده الدقيق بقرارات التصميم واستراتيجيات إدارة التدفق.

  • السرعة الضارية
  • الازدراء الخافت
  • أبعاد القناة
  • رقم رينولدز