مدل سازی عددی فلوم موج با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار
چکیده
تحقیق پیش روی عمدتاً به توسعه یک فلوم موج عددی بر مبنای روشی بدون مش موسوم به هیدرودینامیک ذرات هموار (sph) می¬پردازد. بر این اساس، معادلات غیر لزج ناویر-استوکس (اویلر) در حالت دو بعدی و با اتخاذ رویکردی لاگرانژی حل می¬شوند. این ابزار عددی، فلومی منشوری با سطح مقطع مستطیلی را همانند سازی می¬کند. افزون بر امواج ناشکنا، مدل قادر به توصیف جزئیات مراحل پیش و پس از شکست امواج می¬باشد. فلوم موج مجهز به موج ساز اسکات راسل است که در آن جرمی سقوط کننده حین فرو رفتن در آب، موج منفرد تولید می¬نماید. چگونگی لحاظ موج ساز به صورت مجموعه¬ای از ذرات موسوم به ”شبه سیال“ به تفصیل بیان گردیده است. همچنین مدل سازی صحیح مرز جامد و مرز جریان ورودی مورد توجه دقیق قرار گرفته است. روش پیشنهادی برای گسسته سازی مرز جامد پیوستگی جریان در نزدیک دیواره را میسر می سازد و معرفی مرز جریان ورودی توانایی تطبیق پذیری روش sph را به دامنه¬ای فراتر از جریان های محدود گسترش می دهد. تحقیقات گذشته موید هزینه بر بودن روش sph از دیدگاه محاسباتی است به طوریکه کاربرد آن برای شبیه سازی دامنه های گسترده عملاً مناسب نیست. از سوی دیگر، تحت چنین شرایطی مدل¬های اویلری مبتنی بر حل قوانین پایستار متوسط گیری شده در عمق عملکرد محاسباتی شایسته¬ای نشان می¬دهند. بنابراین، تحقیق حاضر به معرفی یک روش ترکیبی اویلری-لاگرانژی می¬پردازد که در برگیرنده پیوندی یک سویه میان روش sph و حل گر اویلری معادله بوسینسک است. در انتها، یک نگاشت محاسباتی برای پیوند دو سویه اویلری-لاگرانژی در چارچوب معادلات غیر خطی آب کم عمق ارائه شده است. عملکرد الگوهای پیشنهادی در خلال مقایسه با حل های عددی، داده های آزمایشگاهی و نتایج عددی موجود ارزیابی شده است.
اساتید راهنما و مشاور
ناصر طالب بیدختی، مهدی مظاهری، عبدالرسول رنجبران، غلامرضا رخشنده رو