توسعه مدل عددی بدون شبکه برای شبیه‏ سازی پدیده رانش زمین به صورت مستغرق

رانش‏ زمین پدیده طبیعی پیچیده ای است که معمولاً در نزدیکی کوه ها، اقیانوس ها، خلیج ها و مخازن به ‏وقوع می پیوندد. در سال های اخیر، افزایش اثر خطرات رانش‏ زمین روی زندگی بشر در سراسر جهان، نیاز به ‏یافتن روش‌های اقتصادی و قابل‏ قبول برای پیش بینی وقوع و قدرت تخریب رانش‏ زمین ها را افزایش داده ‏است. تلفات انسانی در اثر رانش‏ زمین در کشورهای درحال توسعه بیشتر بوده، درحالی‌که زیان های اقتصادی در کشورهای توسعه یافته شدیدتر است. پیچیدگی ‏های پدیده رانش‏ زمین (به‏ ویژه در زیر آب) که شامل جریان چندفازی همراه با تغییرشکل‏های بزرگ می ‏شود، مدل‏سازی عددی این پدیده را با روش‏های موجود شبکه ‏مبنا مشکل می ‏سازد. به‏ همین دلیل، هدف از انجام تحقیق حاضر، تهیه و توسعه یک مدل عددی بدون شبکه برای شبیه‏ سازی پدیده رانش‏ زمین می‌باشد. روش‌های لاگرانژی بدون شبکه، ازجمله روش هیدرودینامیک ذرات هموار (sph) و روش نیمه ‏ضمنی ذرات متحرک (mps)، امکان مدل‌سازی عددی جریان و رسوب را در شرایطی که تغییرشکل‌های بزرگ و یا گسستگی در مرزها وجود دارد، فراهم می‌سازد. در این تحقیق، از روش لاگرانژی mps برای شبیه‏ سازی پدیده رانش‏ زمین با جریان دوفازی استفاده شده‏ است. فاز رسوب به صورت سیال غیرنیوتنی (ویسکوپلاستیک) و به‏ کمک مدل رئولوژی µ(i) به مدل معرفی گردیده است. مدل توسعه داده شده برای رانش مستغرق صلب و رسوبی صحت ‏سنجی و ارزیابی شده و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود مقایسه گردید. پروفیل سطح آب و سطح رسوب به‏دست آمده از این مدل عددی توافق خوبی با نتایج موجود نشان می ‏دهد، به ‏گونه‏ ای که میزان خطای rmse محاسبه شده در پیش‏ بینی پروفیل سطح آب و رسوب در مدل عددی مطالعه حاضر نسبت به مدل‏های عددی مقایسه ‏شده دیگر کمتر می ‏باشد.

Development of Meshfree Numerical Model in the Simulation of Submerged Landslide Phenomena

Landslides are complex phenomena that commonly occur in mountains, oceans, bays, and reservoirs. Considering their economic and life consequences in recent years, it is necessary to find effective methods for prediction of landslides and their destructive effects. Landslide is a complicated phenomenon (especially under water), which involves a highlyreformative multiphase flow of granular materials. Considering the restrictions of the traditional meshbased numerical models in the modeling of large deformations and the discontinuities, meshless Lagrangian (particle) methods can be the effective alternatives for simulation of landslides. The meshless Lagrangian methods such as Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) and Moving Particle Semiimplicit Method (MPS) provide the opportunity to model the deformations and fragmentation in sediment flow. In this research, an MPS meshless Lagrangian model has been developed for modeling of rigid and deformable landslides. In this model, the solid phase is considered as a non Newtonian viscoplastic fluid, whose behavior is predicted using the µ (I) rheological model. The model has been validated and evaluated in comparison with the available experimental and numerical data. The water surface and the sediment profile obtained from numerical model shows a good compatibility with the experiments. The RMSE value in predicting the numerical water surface and sediment profiles of current study found to be lower compared to the other numerical methods.