آمار
| تعداد نشریات | 13 |
| تعداد شماره‌ها | 642 |
| تعداد مقالات | 6,700 |
| تعداد مشاهده مقاله | 9,213,824 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,640,934 |
تحلیل حساسیت فاصله اولیه بین ذرات در روش هیدرودینامیک ذرات هموار شده در شبیه‌سازی امواج ناشی از شکست سد | ||
| مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک | ||
| مقاله 8، دوره 25، شماره 4، مهر و آبان 1397، صفحه 153-169 اصل مقاله (883.04 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2018.12251.2675 | ||
| نویسندگان | ||
| حبیبه شیبانی فرد* 1؛ محمد ذونعمت کرمانی2؛ غلامعباس بارانی3؛ رسول معمارزاده4 | ||
| 1دانشجوی دکتری، بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران | ||
| 2دانشیار، بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران | ||
| 3استاد، بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران | ||
| 4استادیار، بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ولی عصر (عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران | ||
| چکیده | ||
| یکی از دسته‌بندی‌های کلی الگوی گسسته‌سازی معادلات و ایجاد هندسه محاسباتی در روش‌های عددی، روش‌های با شبکه و روش‌های بدون شبکه می‌باشد. روش‌های مبتنی بر شبکه‌بندی از گذشته تاکنون ابزاری مفید برای مدل‌سازی‌های جریان بوده‌اند. با این وجود این روش‌ها دارای محدودیت‌هایی در مدل‌سازی سطح آزاد جریان، مرزهای قابل تغییر و هندسه‌های پیچیده هستند . امروزه نسل جدیدی از روش‌های دینامیک محاسباتی با عنوان روش های بدون شبکه (مش‌بندی) پدید آمده است که از آن جمله می‌توان روش هیدرودینامیک ذرات هموار شده را برشمرد. روش هیدرودینامیک ذرات هموارشده روشی کاملا لاگرانژی است که نسبت به روش‌های با شبکه‌بندی علاوه بر دقت بالاتر، برای مدل‌سازی تغییرشکل‌های بزرگ، مرزهای مختلف و پراکندگی ذرات سطح آزاد نیز برتری دارد . روش هیدرودینامیک ذرات هموار شده بدون استفاده از شبکه به حل میدان محاسباتی می‌پردازد. این روش توانایی بالایی در بررسی آسان و دقیق تغییر شکل‌های بزرگ در سطوح آزاد سیال را دارا است. در روش ذکر شده از بیان انتگرالی برای تقریب توابع استفاده می‌شود و توابع هموار نقشی اساسی در بیان تقریب‌های انتگرالی دارند. در تحقیق پیش‌رو از روش عددی هیدرودینامیک ذرات هموارشده تراکم ناپذیر برای مدل‌سازی امواج شکست سد استفاده شدهاست. به منظور صحت‌سنجی نتایج، از گزارشات ارائه شده در دو مورد آزمایشگاهی مسئله شکست سد بهره‌گیری شده است. برای مدل‌سازی عددی از تابع هموار اسپلاین درجه سوم و فواصل اولیه ذرات 003/0 ، 004/0 ،006/0 و 008/0 متر استفاده شده و تحلیل حساسیت نسبت به تاثیر فاصله اولیه صورت پذیرفت. همچنین در ادامه تاثیر تابع هموار اسپلاین درجه پنجم و بتا علاوه بر تابع هموار استفاده شده، بر نتایج مدل‌سازی برای دو مورد آزمایشگاهی و برای فاصله بین ذرات 006/0 متر (به منظور کاهش بار محاسبات) بررسی شدهاست. پس از بررسی نتایج حاصل از مدل‌سازی و مقایسه درصد خطای نسبی مربوط به استفاده از هر کدام از توابع هموار مشخص شد که در هر دو تست آزمایشگاهی مدل‌سازی شده بیشترین دقت مربوط به تابع هموار اسپلاین مرتبه سوم می‌باشد. برای بررسی تاثیر فاصله اولیه بین ذرات در مدل‌سازی، مقایسه نتایج حاصل از مدل عددی با تابع هموار اسپلاین درجه سوم به عنوان تابع هموار برتر، برای فواصل اولیه بین ذرات 003/0، 004/0، 006/0 و 008/0 متر برای دو مورد مسئله شکست سد انجام گرفته است. نتایج حاصل شده نشان می‌دهند که عملکرد روش عددی با کاهش فاصله اولیه بین ذرات (افزایش تعداد ذرات) ارتقا پیدا می‌کند، به طوریکه استفاده از فاصله اولیه 003/0 نسبت به 008/0 به طور متوسط 5/43 درصد پیشانی جبهه پیش‌روی و 7/93 درصد تغییرات ارتفاع سطح آب را بهبود بخشیده است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| جریان سطح آزاد؛ شـکست سـد؛ مدل‌سازی عددی؛ روش هیدرودینامیک ذرات هموارشده تراکم ناپذیر | ||
| مراجع | ||
|
1.Ataie-Ashtiani, B., Shobeiry, G., and Farhadi, L. 2008. Modified Incompressible SPH method for simulating free surface problems. J. Fluid Dynamic Res. 40: 637-661.
2.Cruchaga, M.A., Celentano, D.J., and Tezduyar, T.E. 2006. Collapse of a liquid column: numerical simulation and experimental Validation. J. Comput. Mech. 39: 453-476.
3.Koshizuka, M.S., and Oka, Y. 1996. Moving-Particle Semi-Implicit Method for Fragmentation of Incompressible Fluid. J. Nuclear Sci. Engin. 123: 421-434.
4.Lucy, L.B. 1977. A numerical approach to the testing of the fission hypothesis. J. Astron. 82: 12. 1013-1024.
5.Memarzadeh, R., and Hejazi, K. 2012. ISPH Numerical Modeling of Nonlinear Wave Run-up on Steep Slopes. J. Persian Gulf (Marine Science). 3: 10. 17-26.
6.Monaghan, J.J. 1992. Smoothed particle hydrodynamics. Annu RevAstron Astrophys, 30: 543-574.
7.Monaghan, J.J., and Kos, A. 1999. Solitary waves on a cretan beach. J. waterway, port, coastal and ocean engineering. 125: 3. 145-154.
8.Safdari Shadloo, M., Zainali, A., Sadek, S.H., and Yildiz, M. 2010. Improved Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics Method for Simulating Flow around Bluff Bodies. J. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. Accepted Manuscript.
9.Shao, S. 2010. Incompressible SPH flow model for wave interactions with porous media. J. Coastal Engin. 57: 304-316.
10.Shakibaeinia, A., and Yee-Chung, J. 2011. MPS-Based Mesh-Free Particle Method for Modeling Open-Channel Flows. J. Hydr. Engin. 137: 1375-1384.
11.Shao, S., and Gotoh, H. 2004. Simulating coupled motion of progressive wave and floating curtain wall by SPH-LES model. J. Coastal Engin. 46: 171-202.
12.Xu, R., Stansby, P.K., and Laurence, D. 2009. Accuracy and Stability in Incompressible SPH (ISPH) Based on the Projection Method and a New Approach. J. Computational Physics. 228: 18. 6703-6725.
13.Yang, X.F., Peng, S.L., and Liu, M.B. 2013. A new kernel function for SPH with applications to free surface flows Applied Mathematical Modelling. 137: 1375-1384. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 581 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 462 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب