مدلسازی نحوه جلوگیری بوم از انتشار نفت به روش sph
چکیده
بوم های شناور یکی از ابزار اساسی در محافظت از سواحل و تجهیزات دریایی و ممانعت از پخش نفت در اثر ریزش آن در دریا به شمار می روند. عملکرد بوم در دریا به شرایط محیطی (موج، باد، جریان)، ویژگی های نفت و مشخصات بوم به عنوان جسمی شناور در آب بستگی دارد. در این پایان نامه سعی شده است با توسعه یک مدل عددی به نام هیدرودینامیک ذرات هموار (sph)، به شبیه سازی دو بعدی بوم در مقابل امواج و جریان پرداخته شود و نحوه عبور نفت از بوم در اثر انباشتگی و افزایش ضخامت لایه نفتی بررسی گردد. در توسعه این مدل سعی شده تا حد امکان از آخرین دستاوردها و پیشرفت های مطرح شده در این روش استفاده شود. مدلسازی جسم شناور و مرزهای بسته در sph نیازمند دقت فراوان و بهره مندی از تکنیک هایی است تا بتواند شرایط مرزی و معادلات اجسام شناور را به نحو قابل قبولی شبیه سازی کند. در این تحقیق از روشی نوین که به تازگی ارائه شده است، برای این منظور استفاده شده که با موفقیت در مدل گنجانده شده است. در این روش نیروی وارد بر ذرات از سوی مرز به صورت شعاعی وارد می شود و به شکل مرز بستگی ندارد. علاوه بر قابلیت این تکنیک در مدل سازی مرزهای پیچیده، دقت آن نیز در مقایسه با سایر روش های مدل سازی مرزهای بسته در sph بالاتر است. تکنیک تزریق ذرات به دامنه حل برای تولید جریان در sph، نیز از روش های نوین دیگری است که در مدل مورد استفاده در این تحقیق گنجانده شده است. آزمون های مختلفی به منظور صحت سنجی مدل sph اجرا شده اند و توانایی مدل موجود در شبیه سازی مناسب شرایط مرزی، اجسام شناور، نیروهای وارد بر آنها، جریان، موج و جریان دوفازی را مورد سنجش قرار داده اند. پس از صحت سنجی، یافتن پاسخ هیدرودینامیکی بوم هایی با مشخصات متفاوت در برابر شرایط مختلف هیدرودینامیکی و بررسی نحوه عبور نفت از زیر بوم، بخش نهایی پایان نامه را شامل می شود. دو پارامتر برای سنجش کارآیی بوم ها در پاسخ به شرایط هیدرودینامیکی تعیین شده اند. از آنجا که تا زمان انجام این تحقیق تکنیک موثری برای شبیه سازی همزمان موج و جریان در کانال به روش sph پیدا نشده است به جای شبیه سازی جریان در کانال، ابتکار تازه ای به کار برده شده است که در آن خود بوم به حرکت در می آید.