محاسبه عددی نیروی موج بر ستونهای استوانه ای درجریان آشفته با اصلاح روش هیدرودینامیک ذرات هموار با استفاده از اصلاح مشتقات کرنل و حلگر ریمن

در این مقاله مدلسازی برخورد موج سه بعدی با تعدادی استوانه پشت سر هم با روش هیدرودینامک ذرات هموار((WCSPH صورت گرفته است. شبیه سازی در حالت غیردایم و با استفاده از معادلات ناویراستوکس در حالت لاگرانژی انجام شده است. شبیه-سازی جریان آشفته با مدل آشفتگی SPS در معادلات مومنتوم انجام شده است. علیرغم مزیت تولید سطح آزاد دقیق توسط روش هیدرودینامیک ذرات هموار اما استفاده از این روش و بخصوص بکارگیری مدل آشفتگی منجر به خطاهای زیادی در میدان فشار و در نتیجه نیرو می شود. بنابراین به علت نوسانات زیاد و غیرفیزیکی میدان فشار در این روش از حلگر ریمن استفاده شده است. بعلاوه اصلاح مشتقات کرنل در کنار عملگر ریمن ناپایستار، بدلیل استفاده از ترمهای دیفیوژن در معادلات مومنتم، انجام شده است. مدل عددی بدون اصلاح کرنل و بدون ریمن SPH-T ، مدل SPH-T-R که در آن فقط ریمن استفاده شده و مدل عددی توسعه یافته SPH-T-NCR که علاوه بر ریمن ، اصلاح گرادیان کرنل نیز صورت گرفته است، معرفی شدند. محاسبات نشان دادند که مدل SPH-T دارای نوسانات فشار بسیار زیاد است که با اضافه کردن ریمن ( مدل SPH-T-R) این نوسانات شدید مستهلک شدند، اما همچنان جوابها از نتایج آزمایشگاهی دور است. اما مدل توسعه یافته SPH-T-NCR بدلیل استفاده همزمان از ریمان و اصلاح گرادیان کرنل ، نتایج قابل قبولی در شکست سد دو بعدی و سه بعدی ارایه داده است. برای اعتبارسنجی این مدل عددی اصلاح شده، نیروی افقی موج حاصل از شکست سد بر روی مانع با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته است. تطابق خوبی بین نتایج این روش با نتایج آزمایشگاهی در پیش بینی نیروی کل و نیروی برخورد اولیه وجود داشت. سپس نیروی ناشی از برخورد موج منظم با استفاده از موجساز به یک استوانه و سه استوانه پشت سر هم محاسبه و الگوی جریان آب اطراف آن ها مدلسازی شدند.

کلیدواژه ها:

جریان آشفته ، نیروی موج ، پایه های استوانه ای ، اصلاح مشتقات کرنل ، حلگر ریمن