ارائه روش نوین محاسبه تراز سطح آب در مدل های غیرهیدرواستاتیک با قابلیت کاربرد در جریان های سطح آزاد و جریان در محیط متخلخل

Authors

ناصر شکری

دانشجوی دکتری سازه های آبی گروه مهندسی آب‍‍‍یاری و آبادانی، دانشگاه تهران مسعود منتظری نمین

عضو هیئت علمی پردیس فنی دانشگاه تهران - دانشکده مهندسی عمران جواد فرهودی

عضو هیئت علمی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران - گروه آبیاری و آبادانی

abstract

یکی از مشکلات اساسی در توسعه مدل های غیرهیدرواستاتیک، چگونگی تعریف شرط مرزی سطح آزاد آب است. در برخی از مدل ها، موقعیت سطح آب با استفاده از روش های پرهزینه ای مانند vof و mac تعیین می شوند. این روش ها بر خلاف دقت مناسب، عموماً هزینه محاسباتی بالایی دارند و دارای محدودیت های پایداری هستند. گروه دیگری از مدل های غیرهیدرواستاتیک موقعیت تراز آب را با استفاده از شرط مرزی سینماتیک سطح آب بدست می آورند. این مدل ها زمانی کارایی مناسبی دارند که گرادیان سطح آزاد آب ناچیز باشد. عموماً در استفاده از شرط مرزی سینماتیک سطح آزاد، محدوده محاسبات هیدرواستاتیک در میدان محاسباتی به شکلی تعریف می گردد که در زمان شبیه سازی، تراز سطح آب خارج از این محدوده قرار نگیرد. استفاده از این الگوریتم، در شرایطی که گرادیان تراز سطح آب زیاد باشد، باعث می شود که بخش زیادی از میدان جریان بصورت هیدوراستاتیک حل شود. این مسأله در محاسبات تراز سطح آب زیرزمینی نیز بصورت مشخص وجود دارد. در تحقیق حاضر برای مرتفع نمودن این مسأله، با فرض وجود صرفاً یک تراز آب در راستای قائم، مرز محدوده محاسبات هیدرودینامیک و هیدرواستاتیک در هر گام مکانی  بصورت مجزا و مستقل تعریف می شود. لذا در هرگام زمانی، تعداد سلول ها در هر ستون شبکه محاسباتی متناسب با تراز سطح آب بصورت مجزا محاسبه شده و به روز می شود. با اعمال این تغییرات، محاسبه تراز سطح آب و میدان جریان بصورت قابل توجهی بهبود یافته است. در واقع این روش حدفاصل استفاده از روش vof و روش شرط مرزی سینماتیک سطح آزاد آب می باشد، به گونه ای که دقت آن از روش شرط مرزی سینماتیک مرسوم بیشتر و حجم محاسبات و محدودیت پایداری آن از روش vof کمتر می باشد. در این مقاله یک مدل غیرهیدرواستاتیک دو بعدی در قائم برای شبیه سازی هم زمان جریان با سطح آزاد و جریان در محیط متخلخل ارائه شده است. معادلات حاکم بر مدل، شکل توسعه یافته معادلات ناویر استوکس می باشد که در محیط سیال و محیط متخلخل به صورت یکسان بکار برده می شود. این معادلات با استفاده از روش حجم محدود و در مختصات کارتزین گسسته سازی شده و به کمک روش تحمیل فشار در دو مرحله حل شده اند. مدل توسعه داده شده، با درگیر کردن معادله سینماتیک سطح آزاد آب و شکل توسعه یافته معادلات ناویر استوکس، میدان فشار را بصورت کامل حل می نماید. به منظور مدل سازی آشفتگی، مدل استاندارد  بکار گرفته شده است. در آزمون اندرکنش موج و موج شکن، مدل حاضر با گام زمانی 6 برابر بزرگتر از گام زمانی مدل vof نیز پایدار بوده و به لحاظ زمان اجرا، به میزان 480 درصد بهینه تر از این روش می باشد.

Upgrade to premium to download articles

Sign up to access the full text

Already have an account?login

similar resources

ارائه روش نوین محاسبه تراز سطح آب در مدل‌های غیرهیدرواستاتیک با قابلیت کاربرد در جریان‌های سطح آزاد و جریان در محیط متخلخل

یکی از مشکلات اساسی در توسعه مدل‌های غیرهیدرواستاتیک، چگونگی تعریف شرط مرزی سطح آزاد آب است. در برخی از مدل‌ها، موقعیت سطح آب با استفاده از روش‌های پرهزینه‌ای مانند VOF و MAC تعیین می‌شوند. این روش‌ها بر خلاف دقت مناسب، عموماً هزینه محاسباتی بالایی دارند و دارای محدودیت‌های پایداری هستند. گروه دیگری از مدل‌های غیرهیدرواستاتیک موقعیت تراز آب را با استفاده از شرط مرزی سینماتیک سطح آب بدست می‌آورند...

full text

اثر بربرین در تنظیم آستروسیتهای Gfap+ ناحیه هیپوکمپ موشهای صحرایی دیابتی شده با استرپتوزوتوسین

Background: Diabetes mellitus increases the risk of central nervous system (CNS) disorders such as stroke, seizures, dementia, and cognitive impairment. Berberine, a natural isoquinolne alkaloid, is reported to exhibit beneficial effect in various neurodegenerative and neuropsychiatric disorders. Moreover astrocytes are proving critical for normal CNS function, and alterations in their activity...

full text

اثر بربرین در تنظیم آستروسیتهای Gfap+ ناحیه هیپوکمپ موشهای صحرایی دیابتی شده با استرپتوزوتوسین

Background: Diabetes mellitus increases the risk of central nervous system (CNS) disorders such as stroke, seizures, dementia, and cognitive impairment. Berberine, a natural isoquinolne alkaloid, is reported to exhibit beneficial effect in various neurodegenerative and neuropsychiatric disorders. Moreover astrocytes are proving critical for normal CNS function, and alterations in their activity...

full text

شبیه سازی جریان آب در محیط متخلخل با سطح آزاد با بهره‌گیری از مدل شبکه ترکیبی 1- آنالیز شبکه ترکیبی

شبیه‌سازی جریان در محیط متخلخل، کاربردهای متعدد و متنوعی در طراحی سدهای پاره سنگی، فیلترهای شنی، بهره‌برداری موثر از منابع آب زیر‌زمینی و مخازن نفت دارد. ظرف صد سال گذشته، تلاش‌های متعددی به منظور شبیه سازی جریان در محیط متخلخل با بهره‌گیری از قوانین دارسی و غیر دارسی صورت پذیرفته است. به لحاظ ماهیت جریان که بخشی از دامنه فیزیکی تحت فشار و نواحی مجاور سطح آزاد در معرض فشار جو می‌باشد، در این تح...

full text

مطالعه توزیع فشار غیر هیدرواستاتیک جریان با سطح آزاد در یک محیط متخلخل سنگریزه‌ای

با افزایش شیب سطح آب و بستر و یا ایجاد انحنای قابل ملاحظه در خطوط جریان، توزیع فشار عمودی از حالت هیدرواستاتیک خارج می‌شود. در محیط‌های متخلخل سنگریزه‌ای به دلیل افت شدید انرژی و اختلاف زیاد بین تراز آب بالادست و پایین‌دست محیط، توزیع فشار از نوع غیر هیدرواستاتیک مورد انتظار است. در این مقاله با استفاده از تئوری پای باکینگهام و تحلیل رگرسیون، رابطه‌ای برای نیمرخ طولی سطح آب در محیط‌های متخلخل س...

full text

تعیین سطح آزاد با فرض فشار غیرهیدرواستاتیک در محیط های دریایی

جزئیات توسعه یک مدل عددی به روش احجام محدود و برای پیش‌بینی تراز سطح آزاد آب در حالت گرادیان‌های شدید در این مقاله ارائه شده است. در این مدل با توجه به این مسئله که برای مدلسازی دوبعدی قائم جریان در دریاها و رودخانه‌ها از فرض فشار غیرهیدرواستاتیک استفاده می‌شود، برای بدست آوردن مقدار فشار غیرهیدرواستاتیک از روش جدیدی به نام روش گامی استفاده می‌شود. در واقع این مدل، استفاده تلفیقی از روش گامی و ...

full text

My Resources

Save resource for easier access later


Journal title:
هیدرولیک

جلد ۱۱، شماره ۲، صفحات ۱-۱۶

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023