مدل سازی عددی شکست موج در کانال با مانع با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار شده تراکم ناپذیر

شکست موج پدیده ای است که در جریان های مخاطره آمیز سیلاب اتفاق می افتد. از این رو شبیه سازی چنین جریان هایی با روشی مناسب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق شکست امواج روی بستر ناهموار با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار شده تراکم ناپذیر (isph) مدل سازی شده است. روش isph یک روش لاگرانژی و مبتنی بر ذره بوده که برای مدل سازی جریان دارای سطوح آزاد پیچیده قدرتمند می باشد. معادله های حاکم در این مدل، معادله های بقای جرم و اندازه حرکت (معادله های ناویر استوکس) می باشند که با روش دو گام جزیی حل شده اند. به منظور بررسی کارایی مدل حاضر، مسئله شکست سد درکانال با مانع با انتهای باز و بسته مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مدل سازی نشان می دهد که بسیاری از پدیده های پیچیده که در جریان های دارای امواج شکننده اتفاق می افتند، به خوبی با روش isph قابل مدل سازی است. حداکثر خطای به دست آمده با مقایسه نتایج مدل عددی و داده های آزمایشگاهی، 15.3 درصد محاسبه شده است که نشان دهنده دقت خوب مدل isph برای شبیه سازی مسائل پیچیده مانند جریان های ناشی از سیلاب در شکست سد می باشد.

Numerical Modeling of Wave Breaking in a Bumpy Channel Using Incompressible Smoothed Particles Hydrodynamics

Wave breaking can occur in dam break phenomenon. These waves can be summarized as an uncontrolled release of water flow instantaneously from rest by the sudden removal of a vertical barrier that initially contains water. This occurrence usually causes huge loss of lives and destructions of properties and environment. Therefore, prediction of water level position, velocity and pressure is essential. Recently meshless methods have been used for numerical modeling of free surface flows. One of the oldest meshless methods is the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). This method is robust to simulate problems with large deformations. Furthermore, SPH method has used successfully to model the fixedbed dam break waves on a drybed and wetbed downstream channel (Lee et al. 2008 and Khayed Gotoh, 2010). SPH simulations of the incompressible flows can be performed by two methods: 1) approximately simulating incompressible flows with a small compressibility, namely Weakly Compressible SPH (WCSPH); 2) simulating flows by enforcing incompressibility, namely Incompressible SPH (ISPH). In WCSPH method, the flow is considered as slightly compressible, with a state equation for the pressure calculation (Monaghan, 1994). In ISPH method the pressurevelocity coupling is generally achieved by the projection method (Hu and Adams, 2007). This paper presents a twodimensional ISPH model to simulate dam break waves in a bed with a hump.