مدل سازی کامپیوتری هیدرودینامیک و انتقال رسوب در سواحل
چکیده
پیش بینی امواج، جریانها و انتقال رسوب در نزدیکی سواحل هدف اصلی این مدل می باشد. این مدل برگرفته از nearcom (nearshore community model) می باشد که در این مبحث بطور کامل تشریح گردیده است. سه بخش اصلی تشکیل دهنده مدل، شامل مولد موج، انتشار جریان و انتقال رسوب می باشد، که توسط یک برنامه اصلی به یکدیگر متصل گردیده و با مبادله اطلاعات بین این سه قسمت مدل سازی بطور کامل صورت می پذیرد و در نهایت خروجی مدل بصورت گرافیکی و عددی در اختیار کاربران قرار می گیرد. نتایج حاصله با نتایج حاصل از تحقیقات صورت گرفته که در دسترس هستند و یا با خروجی نرم افزارهای mike21 مقایسه گردیده و نتایج مطلوبی حاصل گردیده است. اولین قسمت مدل سازی تولید موج می باشد. مولد موج در این مدل با معادله سهموی شیب کم (mild slope equation) با استفاده از تکنیکcrank-nicolson بصورت عددی حل می گردد. پدیده هایی همچون انکسار، تفرق، پشته کردن و شکست موج در این مدل مد نظر قرار گرفته و اطلاعات مورد نیاز بخش انتشار جریان و انتقال رسوب در این قسمت تولید می گردد. این اطلاعات شامل ارتفاع موج، زاویه تابش موج، عدد موج، سرعت مداری موج، نرخ زوال موج، ضریب شکست موج، شار جرم موج، سرعت فاز و سرعت گروهی موج می باشد. داده های ورودی شامل توپوگرافی اختیاری بستر دریا، شبکه بندی مدل، پارامترهای فیزیکی و شرایط موج اغلب توسط کاربر در خود برنامه ایجاد می گردد. در اندر کنش مولد موج با انتشار جریان تنش های تشعشی، نیروی امواج، شار حجمی و سرعت جریان در حالت شبه سه بعدی حاصل می گردد. در بخش انتشار جریان، معادلات پیوستگی و ممنتم حل می گردند و از آنجایی که سرعتهای جریان و شار حجمی توابعی از عمق هستند، بنابراین حل انتشار جریان بصورت شبه سه بعدی برگرفته از putrevu و svendsen (1999) صورت گرفته است. چون مدل سازیِ شرایط مرزی و سازه های پیچیده از قبیل بنادر با استفاده از شبکه های مستطیلی متعامد کار مشکلی است و نیاز به استفاده از شبکه های نرم تری می باشد، در این مدل قابلیت پردازش شبکه های منحنی الخطی افزوده شده است. تا این مرحله کلیه اطلاعات لازم جهت بررسی و محاسبه انتقال رسوب که بخش سوم مدل را تشکیل می دهد، در دسترس می باشد. برنامه اصلی نقش ستون فقرات را در پروژه حاضر بازی می کند. این یک رابط کاربری است که کنترل ماژولها و ارتباط آنها با یکدیگر، انتقال داده های داخلی بین ماژولها و درونیابی و برون یابی آنها را به مانند ورود و خروج داده ها در دست دارد. عملکرد برنامه اصلی به مانند آنچه که در زیر آمده است می تواند جمع بندی گردد. 1- ارتباط بین سه ماژول: یعنی، ماژول موج، ماژول انتشار جریان و ماژول انتقال رسوب. 2- کنترل گام زمانی و کنترل اتصال مدل 3- کنترل اثر متقابل مدل: اتصال یک سویه یا اتصال دو سویه 4- انتقال داده های داخلی بین ماژولها، درون یابی یا برون یابی بین شبکه های محاسباتی مختلف در صورت نیاز 5- ورودی و خروجی داده ها برنامه اصلی دریافت داده ها و پارامترهای سایر ماژولها را در اختیار ندارد. هر ماژول بایستی فایلهای ورودی مربوط به خودش را داشته باشد. در نهایت جهت حصول اطمینان از نتایج خروجی، این نتایج با سایر اطلاعات موجود مورد مقایسه و بحث و بررسی قرار گرفته اند.