بررسی عددی مساله ورود به آب کوبه های سوراخ دار با آرایش ماتریسی

در این مقاله، مساله ورود به آب کوبه های مشبک شامل ۴، ۹، ۱۶، ۲۵ و ۶۴ سوراخ که با آرایش ماتریسی در سطح کوبه توزیع شده است، به روش عددی بررسی و برای مدل سازی اندرکنش بین کوبه و سیال، یک تحلیل دینامیکی صریح با استفاده از فورمول بندی کوپل اویلرین لاگرانژین که در نرم افزار تجاری اجزای محدود آباکوس ۶.۱۴-۲ موجود است، به کار گرفته شد. نتایج حل عددی از مقایسه و تطابق مناسب نتایج عددی، تئوری و آزمایشگاهی مسیر حرکت یک پرتابه کروی در عمق آب شامل شکل حباب هوای تشکیل شده و زمان و عمق جدایش آن، صحت سنجی گردید که بیانگر دقت و کاربرد الگوریتم عددی مورد استفاده بود. نتایج پژوهش حاضر نشان داد که کوبه ۹ سوراخ نسبت به سایر کوبه ها با آرایش و تعداد سوراخ های متفاوت، در زمان کمتری از لحظه برخورد با سطح آزاد آب به بستر مدل در عمق ۱۰۰ سانتی متری می رسد. در کوبه های ۱۶ و ۲۵ سوراخ تناسب بین جرم کوبه و مساحت سوراخ ها دچار تزلزل شده و به علت کاهش مساحت سوراخ ها، تاثیر مقاومت آب بر کف کوبه در هنگام حرکت در عمق آن بیشتر می شود. تاثیر افزایش جرم کوبه بر کاهش مدت زمان قرق شدن آن در عمق آب، در کوبه ۶۴ سوراخ مشهودتر است. به طوری که این کوبه با مساحت سوراخ های کمتر نسبت به سایر کوبه ها، جرم بیشتری دارد و علی رغم ابعاد کوچکتر سوراخ ها و افزایش جان مشبک کوبه که عامل تشدید مقاومت بازدارنده آب وارد بر کف کوبه می باشد، به واسطه جرم زیاد کوبه، بر مقاومت بازدارنده آب که به صورت نیروی رو به بالا بر کف مشبک کوبه اعمال می گردد غلبه نموده و مدت زمان حرکت آن در عمق آب از لحظه برخورد با سطح آزاد آب تا رسیدن به بستر مدل، کاهش می یابد.

کلیدواژه ها:

کوبه مشبک ، آرایش ماتریسی ، مساله ورود به آب ، کوپل اویلرین &ndash ، لاگرانژین ، زمان و عمق جدایش