شبیه‌سازی عددی سه‌بعدی بالاروی موج تنها در سواحل با هندسه‌ی متفاوت با استفاده از نرم‌افزار متن‌باز OpenFOAM

Abstract

سونامی جان و مال میلیون‌ها نفر انسان که در مجاورت اقیانوس‌ها زندگی می‌کنند را تهدید می‌کند. از این رو تخمین میزان بالاآمدگی امواج سونامی از طریق شبیه‌سازی این امواج به روش‌های عددی و آزمایشگاهی ضروری می‌باشد. با توجه به اینکه اغلب تحقیقات انجام شده و فرمول‌های ارائه شده برای بالاروی موج سونامی دوبعدی هستند، تعیین میزان بالاروی در حالت سه‌بعدی و تعیین تأثیر شکل ساحل در میزان بالاروی ضروری است. در این تحقیق با استفاده از نرم‌افزار دینامیک سیالات محاسباتی OpenFOAM انتشار و بالاروی موج سونامی در نزدیکی ساحل با استفاده از موج تنها به عنوان تخمینی از موج سونامی شبیه‌سازی گردیده است. در ابتدا انتشار موج تنها در اطراف یک جزیره به شکل مخروط ناقص شبیه‌سازی گردیده و نتایج حاصل شده از شبیه‌سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه گردیده‌ است. پس از اطمینان از اعتبار نتایج شبیه‌سازی، به بررسی نقش هندسه‌ی ساحل در میزان بالاروی موج پرداخته شده است. بدین منظور با در نظر گرفتن چند شکل متعارف خلیج یا خور و همچنین مد نظر قرار دادن چندین حالت برای نسبت عرض دهانه‌ی ورودی به طول خلیج و شیب ساحل و ضریب زبری‌های مختلف، بالاروی موج تنها در دو حالت موج تنهای بدون شکست و موج تنهای شکسته شده مورد بررسی قرار گرفته‌ است. نتایج نشان می‌دهند هرچه نسبت عرض دهانه‌ی ورودی ساحل به طول ساحل کمتر باشد، میزان بالاروی بیشتر است. همچنین سواحل V شکل بیشترین میزان بالاروی موج نسبت به اشکال دیگر برای ساحل را دارند و موج شکسته نسبت به حالت موج تنهای بدون شکست، بالاروی بیشتری دارد. بالاروی نسبی موج تنها در سواحل چابهار در شبیه‌سازی سه‌بعدی 17 درصد کمتر از شبیه‌سازی دوبعدی شرایط مشابه می‌باشد. مقایسه‌ی نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی سه‌بعدی با روابط موجود مبتنی بر شبیه‌سازی‌های دوبعدی نشان می‌دهد، نتایج روابط مذکور برای سواحل غیر تخت معتبر نمی‌باشد.