توسعه روش نیمه ضمنی ذرات متحرک (mps) به منظور شبیه سازی جریان های دانه ای

نویسندگان

احسان جعفری ندوشن

استادیار گروه مهندسی عمران، واحد بیجار، دانشگاه آزاد اسلامی، بیجار، ایران احمد شکیبایی نیا

بخش مهندسی عمران، ژئوفیزیک و معدن، دانشگاه پلی تکنیک مونترال، مونترال، کانادا خسرو حسینی

دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

حرکت سریع رسوبات، می تواند منجر به جریان های بسیار مخرب و گذرا در محیط های رودخانه ای و ساحلی ناشی شود که بسیاری از مسائل ژئومورفولوژی و مهندسی با آن مواجه می شوند. شکست سد بر بستر فرسایش پذیر، زمین لغزش زیر دریا، ریزش دیواره رودخانه ها و خروج رسوبات از مخازن تنها چند نمونه از این مسائل هستند. پیش بینی دقیق پیچیدگی ها در سیستم آب -رسوب (یک سیستم جریان دانه ای متراکم چند فازی) هنوز یک چالش عمده برای مدل های مبتنی بر شبکه است. با توجه به توانایی روش های لاگرانژی بدون شبکه در مدل سازی تغییر شکل های بزرگ و ناپیوستگی ها، روش های لاگرانژی بدون شبکه می توانند یک فرصت منحصر به فرد برای مقابله با چنین پیچیدگی فراهم کنند. هدف از این تحقیق توسعه مدل لاگرانژی نیمه ضمنی ذرات متحرک با تراکم ضعیف (wc-mps) برای شبیه سازی انتقال سریع رسوبات غیر چسبنده است. مواد دانه ای به صورت یک سیال غیر نیوتنی و ویسکو پلاستیک در نظر گرفته شده است. برای پیش بینی رفتار غیر نیوتنی فاز دانه ای، از مدل رئولوژیکی هرشل بالکی استفاده گردیده است که با استفاده از مدل نمایی توسعه داده شده است. روش  mpsبا برخی نوسانات غیرفیزیکی فشار همراه است. چنین نوساناتی (هر چند کوچک) می توانند سبب ایجاد برخی ارتعاشات غیرفیزیکی شده و آستانه تسلیم جریان های دانه ای را تحت تأثیر قرار دهند. استفاده از فشار دینامیکی به جای فشار استاتیکی می تواند به تثبیت نوسانات فشار نیز کمک نماید. در برخی از مطالعات اخیر در مورد روش های mps و sph استفاده از فشار هیدرواستاتیک برای مواردی که شتاب قائم ناچیز باشد، پیشنهاد شده است. در مواردی که شتاب عمودی غیر قابل اغماض است، فشار هیدرواستاتیک کاربردی نمی باشد. لذا در این پژوهش، با بکارگیری فشار ترمودینامیکی هموار شده، به جای فشار هیدرو استاتیکی، به توسعه و بهبود این مدل در شبیه سازی جریان های دانه ای پرداخته شده است. در این مقاله، فروپاشی توده رسوب خشک و همچنین شکست سد بر روی بستر فرسایش پذیر با استفاده از مدل لاگرانژی بدون شبکه mps مدل سازی گردیده است و با نتایج مدل آزمایشگاهی مقایسه شده است. بررسی ها نشان می دهد که فرایندهای مرتبط با رسوب به خوبی توسط روش های لاگرانژی قابل مدل سازی بوده و نتایج عددی با اندازه گیری های آزمایشگاهی تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد.

برای دانلود باید عضویت طلایی داشته باشید

برای دانلود متن کامل این مقاله و بیش از 32 میلیون مقاله دیگر ابتدا ثبت نام کنید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

توسعه روش نیمه ضمنی ذرات متحرک (mps) به منظور بهبود شبیه سازی جریان های سطح آزاد با شرایط مرزی باز

روش­های نیمه­ضمنی ذرات متحرک (mps) و هیدرودینامیک ذرات هموار (sph) از مشهورترین روش های ذرات بدون شبکه (لاگرانژی) هستند که توجه محققان را در مسائل کاربردی با تغییرشکل های بزرگ و ناپیوستگی جریان به خود جلب کرده­اند. هدف از این پژوهش، توسعه و بهبود شبیه­سازی جریان با مرزهای باز با استفاده از مدل جدید ­نیمه ضمنی ذرات متحرک با تراکم­پذیری ضعیف (wcmps) است. در بیشتر مطالعات انجام گرفته در زمینه روش ...

متن کامل

توسعه روش نیمه‌ضمنی ذرات متحرک (MPS) به منظور شبیه‌سازی جریان‌های دانه‌ای

حرکت سریع رسوبات، می‌تواند منجر به جریان‌های بسیار مخرب و گذرا در محیط‌های رودخانه‌ای و ساحلی ناشی شود که بسیاری از مسائل ژئومورفولوژی و مهندسی با آن مواجه می‌شوند. شکست سد بر بستر فرسایش‌پذیر، زمین لغزش زیر دریا، ریزش دیواره رودخانه‌ها و خروج رسوبات از مخازن تنها چند نمونه از این مسائل هستند. پیش‌بینی دقیق پیچیدگی‌ها در سیستم آب -رسوب (یک سیستم جریان دانه‌ای متراکم چند فازی) هنوز یک چالش عمده ...

متن کامل

توسعه روش نیمه‌ضمنی ذرات متحرک (MPS) به منظور بهبود شبیه‌سازی جریان‌های سطح آزاد با شرایط مرزی باز

روش‌های نیمه‌ضمنی ذرات متحرک (MPS) و هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) از مشهورترین روش‌های ذرات بدون شبکه (لاگرانژی) هستند که توجه محققان را در مسائل کاربردی با تغییرشکل‌های بزرگ و ناپیوستگی جریان به خود جلب کرده‌اند. هدف از این پژوهش، توسعه و بهبود شبیه‌سازی جریان با مرزهای باز با استفاده از مدل جدید ‌نیمه ضمنی ذرات متحرک با تراکم‌پذیری ضعیف (WCMPS) است. در بیشتر مطالعات انجام گرفته در زمینه روش‌...

متن کامل

توسعه دو روش sph تراکم ناپذیر به منظور شبیه سازی جریان های سطح آزاد حاوی رسوب

دو حلگر عددی sph تراکم ناپذیر، شامل یک روش صریح اصلاح شده و یک روش شبه ضمنی، به مسائل جریان سطح آزاد حاوی رسوب توسعه داده شده است. روش صریح حاضر، با استفاده از طرح های گسسته سازی سازگار، دقت روش های صریح معمول را تا حدودی بهبود می بخشد. روش ضمنی نیز علاوه بر آن، متضمن ارضای کامل شرط تراکم ناپذیری می باشد. در روش های ارائه شده، فاز مایع با استفاده از معادلات ناویر-استوکس مدل سازی می گردد. برای پ...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید


عنوان ژورنال:
هیدرولیک

جلد ۱۱، شماره ۲، صفحات ۴۳-۵۹

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023