مدل‌سازی عددی اندرکنش موج و موج‌شکن متخلخل مستغرق با روش احجام محدود
چکیده
به منظور شبیه سازی مسائل مربوط به اندر کنش موج و سازه های متخلخل، یک مدل عددی غیرهیدرواستاتیک در فضای دوبعدی قائم (2DV) توسعه داده شده است. معادلات حاکم بر مدل، معادلات ناویر-استوکس اصلاح‌شده برای محیط متخلخل می‌باشند که در آن مقاومت محیط متخلخل با در نظر گرفتن نیروهای دراگ و اینرسی در معادلات ناویر-استوکس متداول لحاظ شده است. گسسته‌سازی روابط حاکم بر مدل، با روش احجام محدود (FVM) در سیستم اختیاری لاگرانژی-اویلری (ALE) صورت گرفته است. آلگوریتم حل عمومی بر اساس روش تفکیک زمانی (پروجکشن) می‌باشد. معادلات حاکم بر مدل در دو گام اصلی حل شده‌اند. ابتدا جمله‌ی فشار از معادلات مقدار حرکت حذف شده و معادلات انتقال، پخشیدگی و نیروی دراگ به منظور محاسبه‌ی سرعت‌های میانی حل می‌شوند. در گام دوم، با اعمال معادله‌ی پیوستگی در معادلات مقدار حرکت با در نظر گرفتن جمله‌ی فشار، معادله‌ی پواسون فشار به دست می‌آید. گام دوم با اصلاح مقادیر سرعت و محاسبه‌ی تراز سطح آزاد آب تکمیل می‌گردد. به‌منظور ارزیابی عملکرد مدل در غیاب محیط متخلخل، نتایج مدل با نتایج تحلیلی موجود برای انتشار موج یکتا در آب با عمق ثابت مقایسه و سپس مدل عددی حاضر برای شبیه‌سازی اندرکنش موج و موج‌شکن متخلخل مستغرق به کار گرفته شده است. مقایسه‌ی نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی برای تاریخچه‌ی زمانی تراز سطح آزاد آب، توزیع مکانی سطح آب، میدان‌های سرعت و پروفیل‌های قائم سرعت، نشان‌دهنده‌ی توانایی مدل عددی حاضر در شبیه‌سازی اندرکنش موج و سازه‌ی متخلخل می‌باشد.
کلید واژگان
اندرکنش موج و سازه‌ی متخلخلموجشکن مستغرق
معادلات ناویر-استوکس اصلاح‌شده
روش احجام محدود
شبکه‌ی اختیاری لاگرانژی-اویلری
شماره نشریه
4تاریخ نشر
2021-10-011400-07-09
ناشر
دانشگاه تربیت مدرسسازمان پدید آورنده
دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسیدانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
