اصلاح شرایط مرزی روش هیدرودینامیک ذرات هموار در مدل سازی بالاروی موج با استفاده از قابلیت پردازش موازی

Abstract

بالاروی موج یکی از عوامل مهم در طراحی سازه­های ساحلی است و تخمین مناسب آن در تعیین تراز طراحی سازه­های دریایی تاثیر دارد. بالاروی و شکست موج، باعث تغییرات و بهم ریختگی زیاد سطح آب می‌شود که با توجه به قابلیت روش هیدرودینامیک ذرات هموار در شبیه سازی این پدیده، از این روش در پژوهش حاضر استفاده شده است. یکی از عوامل تأثیرگذار بر بالاروی، تنش بستر است که اعمال آن می‌تواند باعث بهبود نتایج گردد. در این راستا، در این پژوهش با معرفی دو رویکرد جدید، مدل عددی SPH بگونه‌ای توسعه یافت که نیروی اصطکاک با دو رویکرد متفاوت به ذرات مجاور مرز اعمال گردد. نتایج این مدل با روابط تحلیلی-تجربی معتبر مقایسه و مشاهده گردید که با تصحیح مدل، دقت افزایش یافته و میزان بالاروی با مقدار خطای کم‌تری ارزیابی می‌گردد. بر اساس نتایج به‌دست آمده، اعمال نیروی اصطکاک تأثیر بسزایی بر پاسخ‌ها دارد و میزان بهبود نتایج وابسته به هندسه و شرایط موج است. اگر بالاروی همراه با لغزش موج روی سطح بستر باشد، تاثیر اعمال نیروی اصطکاک بر بهبود نتایج افزایش می‌یابد به‌نحوی‌که در بعضی از مدل­ها خطای 90 درصدی را به 6 درصد کاهش می­دهد. با توجه به هزینه محاسباتی بالای روش SPH نسبت به سایر روش‌های مرسوم عددی، از قابلیت پردازش موازی و استفاده از ظرفیت کارت گرافیک به‌منظور کاهش زمان محاسبات استفاده شد. همچنین، برای ارزیابی عملکرد این مدل، هزینه محاسباتی گام‌های مختلف روش توسعه یافته در هر دو شرایط استفاده و عدم استفاده از پردازش موازی با یکدیگر مقایسه گردید.