کاربرد روش بدون شبکه در شبیه سازی جریان سطح آزاد
چکیده
با توجه به کاربرد گسترده سازه هایی که در معرض برخورد موج قرار دارند و نیز تغییر شکل سطح آزاد جریان در پدیده اندرکنش موج و سازه، لزوم بکارگیری روشی که قادر به مدلسازی الگوی جریان باشد، حائز اهمیت است. پیش بینی رفتار این جریان ها قبل و بعد از برخورد با سازه از عوامل بسیار مهم در طراحی این سازه ها به حساب می آید. در این تحقیق از روش هیدرودینامیک ذرات مسطح (sph) با در نظر گرفتن مدل زیر شبکه آشفته استفاده شده است. این روش در مسائل با سطح آزاد متحرک، بدلیل شرایط پیچیده هندسه مسئله دارای کاربرد بسیاری می باشد. از طرفی با افزایش پیچیدگی حرکت جریان، نیاز به استفاده از روشی که توانایی مدل کردن آشفتگی را داشته باشد احساس می شود. روش sph یک روش کاملا لاگرانژ ی و پایدار بوده که در آن معادلات مربوط به فازهای سیال، گاز و جامد بطور هم زمان حل می شوند. مدل ارائه شده توانایی ایجاد پاسخ های تکرار شونده برای معادله پواسون فشار را دارد و با انطباق با مدل زیر شبکه آشفته باعث افزایش دقت برای توصیف ویژگی های جریان آشفته در زمان شکست موج می شود. در این تحقیق برای شبیه سازی اندرکنش بین ذرات سیال با سیال و ذرات سیال با سایر ذرات از دو نوع وزن دهی متفاوت استفاده شده است و نتایج نشان دهنده بهبود برآورد سطح آزاد نسبت به حالتی است که از یک وزن دهی ثابت استفاده شده است. در نهایت صحت سنجی مدل ارائه شده با شبیه سازی مسئله شکست سد انجام گردید و نتایج بدست آمده از مدل حاضر با داده های آزمایشگاهی محققین دیگر مورد بررسی قرار گرفت. کمترین مربعات خطای بدست آمده از مقایسه نتایج بدست آمده از مدل و نتایج آزمایشگاهی حدود می باشد. تطابق بسیار خوب بین نتایج آزمایشگاهی و نتایج عددی، حکایت از قابلیت بالای این روش در شبیه سازی اشکال پیچیده سطح آزاد جریان دارد.