توسعه دو روش SPH تراکم ناپذیر به‌منظور شبیه سازی جریان‌های سطح آزاد حاوی رسوب

Abstract

دو حلگر عددی SPH تراکم ناپذیر، شامل یک روش صریح اصلاح شده و یک روش شبه ضمنی، به مسائل جریان سطح آزاد حاوی رسوب توسعه داده شده‌است. روش صریح حاضر، با استفاده از طرح‌های گسسته‌سازی سازگار، دقت روش‌های صریح معمول را تا حدودی بهبود می‌بخشد. روش ضمنی نیز علاوه بر آن، متضمن ارضای کامل شرط تراکم ناپذیری می‌باشد. در روش‌های ارائه شده، فاز مایع با استفاده از معادلات ناویر-استوکس مدل‌سازی می‌گردد. برای پیش‌بینی رفتار غیر نیوتنی فاز رسوب، از مدل رئولوژیکی پلاستیک بینگهام استفاده شده‌است. دقت و قابلیت روش‌های عددی توسعه داده شده، در ابتدا با حل یک مسأله تک‌فاز انتقال رسوب غیر ماندگار ناشی از شکست سد و سپس به کمک مساله شکست سد بر بستر فرسایش پذیر و انتقال مخلوط دوفازی آب-رسوب، به صورت دو بعدی بررسی و با نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود مقایسه شده‌است. مقایسه نتایج نشان می‌دهد که روش‌های ارائه شده و به ویژه روش ضمنی، دارای توانایی بالایی در مدل‌سازی مشخصه‌های جریان آب و رسوب و نیز اندرکنش بین جریان، انتقال رسوب و تغییرات مورفولوژیکی بستر فرسایش‌پذیر، ناشی از جاری شدن سیلاب‌های شدید می‌باشند.