تحلیل مسأله شکست سد با استفاده از یک روش لاگرانژی اصلاح شده و مقایسه با رویکرد اویلری

Abstract

این پژوهش تلاشی به منظور توسعه و بهبود شبیه‌سازی انتشار امواج تراکم ناپذیر ناشی از شکست سد می‌باشد. با استفاده از روش لاگرانژی هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) یک روش بهبود یافته پیش‌بینی- تصحیح، برای شبیه‌سازی جریان‌های تک فاز سطح آزاد در مسایل شکست سد معرفی می‌گردد. بدین منظور، دو طرح جدید برای گسسته‌سازی جملات نیروی لزجت و لاپلاسین فشار در معادلات ناویر- استوکس معرفی شده‌است که نقاط ضعف طرح‌های موجود را برطرف کرده و خاصیت سازگاری و پایداری را دارا می‌باشد. در ادامه، با استفاده از رویکرد اویلری و روش حجم سیال (VOF) در نرم افزار متن- باز OpenFoam، جریان‌های ناماندگار ناشی از شکست سد به صورت دو فاز در دو بعد حل می‌شود. به منظور بررسی دقت و کارآیی روش‌های ارائه شده، نتایج حاصله با یکدیگر و همچنین با نتایج مدل‌های آزمایشگاهی و عددی معتبر موجود در ادبیات تحقیق، مقایسه شده‌است. نتایج حاکی از دقت بالا و قابلیت هر دو رویکرد در شبیه‌سازی جریان‌های سطح آزاد شدید شکست سد می‌باشد. به ویژه روش SPH ارائه شده، در ایجاد سازگاری، پایداری، همگرایی حل و بهبود چشمگیر توزیع فشار نقش به سزایی ایفا می‌کند.