تاثیر استفاده از بوم بر روی نحوه پخش پلوم نفتی به روش هیدرودینامیک ذرات هموار

پخش آلاینده‌های روغنی یکی از مشکلات مهم در محیط زیست دریایی است که توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. در این مقاله، شبیه سازی اثر بوم بر روی پخش پلوم نفت با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار مورد بررسی قرار گرفته است. کد متن باز sphysics2d با اضافه کردن اثر کشش سطحی و یک فشار اضافی به معادله مومنتوم، به دو فاز توسعه یافته است. چندین مسئله از دینامیک پلوم شبیه سازی شده است و عملکرد کد توسعه یافته ارزیابی می‌شود. ابتدا، نحوه صعود یک پلوم روغن با نسبت چگالی 0.8 شبیه سازی شده و نتایج بدست آمده با حل تحلیلی مقایسه شده است. سپس، نحوه صعود یک پلوم با نسبت چگالی 0.1 شبیه سازی شده و تغییرات زمانی مرکز جرم و سرعت صعود نشان داده شده است. شبیه سازی موج نویدال روی سواحل انجام و با نتایج تجربی مقایسه شده است. در نهایت، تاثیر بوم با زاویه‌های مختلف روی پخش پلوم روغن مورد بررسی قرار گرفته است. پس از اعتبارسنجی کد با مسئله‌های مختلف، نحوه صعود و پخش پلوم روغن در ساحل بدون اعمال بوم شبیه سازی شده و درصد پلوم عبوری از مکانی مشخص محاسبه شده است. سپس تاثیر بوم با زاویه‌های مختلف در جلوگیری از پخش پلوم روغن مورد بررسی قرار گرفته و با بدست آوردن کمترین درصد پلوم عبوری، بهترین زاویه جهت جلوگیری از پخش پلوم روغن انتخاب شده است. از این رو، روش sph می‌تواند یک روش بهینه برای شبیه سازی عددی مسئله‌های پیچیده از جمله دینامیک موج آب باشد.

The effects of boom on oil plume dispersion using smoothed particle hydrodynamics‌ (SPH)

Dispersion of oil pollutants is one of the important topics of great concern which should be modeled for a wide range of hydrodynamic systems such as seas and oceans. In this paper, the effects of using booms on the oil plume are simulated using the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Method. The opensource SPHysics2D code is developed into two phase by adding the effects of surface tension and an added pressure term to the momentum equation. Several problems of plume dynamics are shown, and the performance of the developed code is evaluated. Firstly, the rising pattern of an oil plume with the density ratio of 0.8 is simulated where the results are compared with the analytical solution. Then, the rising pattern of a plume with density ratio of 0.1 is simulated and the time evolutions of the rising velocity and center of mass are shown. The simulation of the cnoidal wave on beaches is conducted and compared with an available experimental result. Finally, the effects of a boom with different angles on the oil plume dispersion are investigated. It will be shown that the SPH method could be an optimized method for the numerical simulation of the complex problems such as water wave dynamics and twophase flows.