مدل سازی دوفازی جریان چگال حاوی رسوبات چسبنده در محیط آبی به روش هیدرودینامیک ذرات هموار

یکی از مطالعات مورد علاقه محققین در علم هیدرولیک و مکانیک سیالات بررسی جریان های چگال حاوی رسوبات چسبنده (جریان های گل آلود) در محیط آبی است. این نوع از جریان ها به علت داشتن چگالی بیشتر نسبت به آب در بستر جریان می یابند و در آب بالای خود نفوذ کرده و منجر به کدرشدن (گل آلود شدن) آن می شوند. در مقاله حاضر این نوع جریان ها به کمک شبیه سازی دوفازی در روش لاگرانژی هیدرودینامیک ذرات هموار مدل سازی گشته است. برای مدل سازی از توسعه کد دوبعدی اسفیزیکس بهره گرفته شده است که در آن مقادیر فشار به صورت صریح و به کمک معادله حالت محاسبه می شوند. همچنین برای مدل سازی فاز رسوبات چسبنده از مدل غیرنیوتنی ویسکوپلاستیک تک رابطه ای هرشل بالکی پاپاناستاسیو استفاده شده است. در ادامه برای بررسی میزان نفوذ مخلوط رسوبات چسبنده در آب زلال، از معادله نفوذ و جابجایی در توسعه کد استفاده شد. در نهایت نتایج حاصل از مدل حاضر به صورت تک فازی و دوفازی با مدل های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. بررسی ها حاکی از آن است که مدل توسعه داده شده در تحقیق حاضر به طور مطلوبی قادر به مدل سازی این نوع از جریان ها است و می تواند برای بررسی میزان غلظت، نفوذ جریان های چگال و همچنین میزان پیشروی آنها در محیط های آبی به کار گرفته شود.

کلیدواژه ها:

two phase SPH model ، dense flow ، non-Newtonian phase of cohesive sediments ، Herschel-Bulkley-Papanastasiou model ، advection-diffusion equation ، مدل دوفازی SPH ، جریان چگال ، فاز غیرنیوتنی رسوبات چسبنده ، مدل هرشل بالکی پاپاناستاسیو ، معادله نفوذ و جابجایی