شبیه سازی جریان ناشی از شکست سد بر مبنای حل عددی معادلات آب‌های کم عمق در مختصات منحنی‌الخط

شبیه سازی شکست سد و جریان‌های سیلابی ناشی از آن همواره یکی از مسائل مهم و مورد علاقه محققین است. این موضوع تحقیقات بسیار زیاد آزمایشگاهی، تحلیلی و عددی را به خود اختصاص داده است. عمده مطالعات عددی که بر مبنای حل معادلات آب‌های کم‌عمق استوار است به دنبال ارایه روش‌های بهتر برای افزایش دقت و همگرایی مسئله می باشند. در این تحقیق نیز به منظور شبیه‌سازی پدیده شکست سد مدل کامپیوتری بر مبنای حل معادلات آب-های کم‌عمق در مختصات منحنی‌الخط توسعه داده شد. به منظور افزایش تعداد نقاط درگیر در محاسبات برای هموار نمودن گرادیان های تیز هندسی و هیدرولیکی و کاهش احتمال رخ دادن نوسان و عدم همگرایی، در مدل مذکور هم زمان از الگوریتم‌های پرش قورباغه و لکس بر روی شبکه جابجا شده استفاده شد. با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری، تحلیلی و نتایج عددی سایر محققین، توانایی مدل در شبیه‌سازی پرش هیدرولیکی، شکست ایده‌آل بر روی بستر تر، شکست جزئی سد و نهایتاً شکست سد در یک مسیر همگرا- واگرا بررسی شده است. در تمام موارد مدل با ارائه نتایج قابل قبول، مشخصات جریان را شبیه‌سازی نمود.

simiulation of dam break flow based on numerical solving of shallow water equations on curvilinear grid

simulation of dam break and flood flows resulting from it has always been one of the important and interesting problems for researchers. this issue has been underlying many laboratory, analytical and numerical studies. most of the numerical studies that are based on solving shallow water equation (swe) are developing to find the better methods to increase accuracy and convergence of solution of governing equation. also, in this research, in order to simulation of dam break flows, a numerical model is developed based on solving swe on curvilinear grid. to increase the number of involved points in discretization scheme in order to smoothing the sharp geometric and hydraulic gradients and reducing the probability of oscillation and divergence the present model uses lax and leap-frog schemes on staggered mesh simultaneously. experimental and numerical literature data in simulation of hydraulic jump, full dam break over wet bed, partial dam break and dam-break in a convergent-diverging channel are compared to present results. in all the performed test cases, the overall agreement between the result of the present model and experimental and numerical literature data is acceptable.