شبیه‌سازی دوبُعدی جریان آب و رسوب در پدیده شکست سد با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH)

Abstract

روروش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH)، یک روش بدون شبکه‌بندی، لاگرانژی و ذره‌ای می‌باشد که به علت طبیعت بدون شبکه‌بندی و توانایی این روش در شبیه‌سازی پدیده‌های پیچیده، استفاده از آن در مکانیک سیالات و جامدات توسعه یافته است. این مقاله شامل شبیه‌سازی جریان دوفازی آب و رسوب در پدیده شکست سد با استفاده از روش SPH می-باشد. معادلات حاکم بر جریان شامل معادله مومنتم، پیوستگی، معادله حالت فشار و معادله XSPH (برای محاسبه موقعیت ذرات) می‌باشند. رسوبات به‌صورت سیالات غیرنیوتنی رفتار می‌کنند که برای شبیه‌سازی آنها از مدل‌های سیالات غیرنیوتنی استفاده شده است. رسوبات با استفاده از روش ترکیبی دو مدل کراس و بینگهام شبیه‌سازی شده‌اند. برای صحت‌سنجی مدل، ابتدا نمونه تک فازی شکست سد بررسی و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی و عددی سایر محققین مقایسه شده است. سپس دو نمونه دو فازی شکست سد با ابعاد مختلف بررسی شده که نتایج نمونه1 با نتایج آزمایشگاهی [31] و نتایج نمونه2 با نتایج آزمایشگاهی [1] مقایسه و میزان خطا محاسبه شده است. مقدار خطای بدست آمده از مقایسه تغییرات ارتفاع رسوبات در فواصل 5 و 14 سانتیمتری مخزن در نمونه عددی و آزمایشگاهی به‌ترتیب برابر با 55/6 و 94/5 درصد می‌باشد. مقایسه نتایج نشان ‌می‌دهد که مطابقت خوبی بین نتایج عددی و آزمایشاهی وجود دارد.