تأثیر مقیاس زمان در شبیه سازی جریانات با سطح آزاد با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH)

Authors

سید علی ایوب زاده دانشیار گروه سازه های آبی دانشگاه تربیت مدرس

سیده لیلا رضوی طوسی دانشجوی دکتری سازه های آبی دانشگاه تربیت مدرس

علی رضا ولی زاده استادیار دانشگاه لرستان، خرم آباد

Abstract:

جریانات با سطح آزاد در علوم هیدرودینامیک و هیدرولیک دارای اهمیت زیادی میباشند. شبیهسازی این جریانات به علت شرط مرزی متحرک آن‌ها مشکل میباشد. روش هیدرودینامیک ذرات هموار(SPH) یک روش ذرهای، لاگرانژی و بدون شبکهبندی است که در شبیهسازی جریانات با سطح آزاد مانند شکست سد به کار برده میشود. یکی از مشکلاتی که در شبیهسازی SPH وجود دارد این است که زمان محاسبات برای شبیهسازی پدیدههایی که زمان وقوع آن‌ها طولانی است، بسیار زیاد میباشد و نیاز به استفاده از رایانه‌ها با سرعت زیاد و یا موازی کردن رایانههاست. در این مقاله روشی برای کاهش تعداد محاسبات و در نتیجه کاهش زمان اجرای آن‌ها، با بررسی تأثیر مقیاس زمان در شبیهسازی عددی جریانات دارای سطح آزاد در روش SPH ارائه شده است. نمونه مورد مطالعه، پدیده شکست سد میباشد. برای صحتسنجی مدل SPH، نتایج عددی شکست سد با نتایج آزمایشگاهی و نتایج حاصل از تحقیقات قبلی مقایسه شد. این نمونه در مقیاسهای مختلف بررسی و نتایج آن در زمانهای متناظر برای مقیاسهای طولی مختلف، محاسبه شده است. نتایج بدست آمده در شکست سد به عنوان یک جریان با سطح آزاد، نشان میدهد که با کاهش مقیاس طولی، مقیاس زمان کاهش مییابد و رابطه بین این دو مقیاس در شبیهسازی عددی شکست سد، از قانون فرودی برای جریانات سطح آزاد پیروی میکند. باریکه برای نسبتهای مقیاس 3 و 6، نسبت زمان وقوع پدیده در این مقیاسها به مقیاس اصلی، با تعداد ذرات یکسان به ترتیب به اندازه 3/42 و 2/59 درصد کاهش مییابد. با بررسیهای انجام شده بر روی زمان اجرا توسط رایانه، در مدلهای مختلف مشخص شد که با کاهش مقیاس مدل، زمان اجرای آن توسط رایانه، به میزان قابل توجهی کاهش مییابد. باریکه این کاهش برای مقیاس طولی 6 به میزان 2/58 درصد میرسد. سپس مقایسه بین وقوع پدیده در زمانهای متناظر در مقیاسهای طولی مختلف با یکدیگر انجام شد. مقایسه نتایج نشان دادند که با کاهش مقیاس، با دقت یکسان، تعداد محاسبات و در نتیجه زمان آن‌ها کاهش مییابد. این بدان معناست که با کاهش مقیاس مدل و انجام محاسبات مشابه، مقیاس زمان و در نتیجه زمان اجرای محاسبات کاهش مییابد. از این رویکرد میتوان در جهت کاهش زمان انجام محاسبات برای پدیدههایی که زمان وقوع آن‌ها طولانی است، در روش SPH استفاده کرد.

Upgrade to premium to download articles

Already have an account?login

similar resources

شبیه سازی عددی شکست جت مایع با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار (sph)

در این مقاله شکست جت مایع با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار که یک روش عددی لاگرانژی بدون شبکه است، شبیه سازی شده است. بدین منظور، ابتدا معادلات حاکم بر سیال براساس روش هیدرودینامیک ذرات هموار گسسته سازی شد. در این تحقیق از کد متن باز اسفیزیکس برای حل عددی استفاده و همچنین با افزودن اثرات کشش سطحی، کد مذکور توسعه داده شده است. سپس روش ارائه شده با استفاده از مساله نمونه شکست سد با مانع ا...

full text

ارایه یک مدل هیدرودینامیک ذرات هموارشده (SPH) استاندارد برای شبیه سازی جریانهای با سطح آزاد

در این مقاله یک مدل لاگرانژی مبتنی بر حرکت ذرات که براساس روش هیدرودینامیک ذرات هموارشده تراکم پذیر (SPH) تهیه شده است، ارایه می‌شود. این مدل قادر به شبیه‌سازی جریانهای سطح آزاد با تغییرات شدید در سطح آزاد است. شکست سد درون یک مخزن بسته به عنوان یکی از آزمونهای اصلی در صحت سنجی مدل‌های عددی جریانهای با سطح آزاد در اینجا شبیه‌سازی می‌شود و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی، تحلیلی و عددی پیشین مقایسه...

full text

شبیه سازی عددی امواج ضربه ای با استفاده از روش عددی هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم پذیر

full text

نقش توابع کرنل در روش عددی هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH)

روش‌های عددی لاگرانژی ابزاری مناسب برای مطالعه رفتار سیالات با سطح آزاد می‌باشند. از جمله روش‌هایی که در سال‌های اخیر در این زمینه مورد توجه قرار گرفته است روش عددی بدون شبکه‌بندی هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) می‌باشد. این روش از یک بیان انتگرالی برای تقریب توابع استفاده می‌کند و توابع کرنل یا وزن نقش اساسی در بیان تقریب‌های انتگرالی دارند و انتخاب یک تابع کرنل مناسب تاثیر بسیار مهمی در دقت و پ...

full text

شبیه سازی دوبُعدی جریان آب و رسوب در پدیده شکست سد با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار (sph)

روروش هیدرودینامیک ذرات هموار (sph)، یک روش بدون شبکه بندی، لاگرانژی و ذره ای می باشد که به علت طبیعت بدون شبکه بندی و توانایی این روش در شبیه سازی پدیده های پیچیده، استفاده از آن در مکانیک سیالات و جامدات توسعه یافته است. این مقاله شامل شبیه سازی جریان دوفازی آب و رسوب در پدیده شکست سد با استفاده از روش sph می-باشد. معادلات حاکم بر جریان شامل معادله مومنتم، پیوستگی، معادله حالت فشار و معادله x...

full text

ارایه یک مدل هیدرودینامیک ذرات هموارشده (sph) استاندارد برای شبیه سازی جریانهای با سطح آزاد

در این مقاله یک مدل لاگرانژی مبتنی بر حرکت ذرات که براساس روش هیدرودینامیک ذرات هموارشده تراکم پذیر (sph) تهیه شده است، ارایه می شود. این مدل قادر به شبیه سازی جریانهای سطح آزاد با تغییرات شدید در سطح آزاد است. شکست سد درون یک مخزن بسته به عنوان یکی از آزمونهای اصلی در صحت سنجی مدل های عددی جریانهای با سطح آزاد در اینجا شبیه سازی می شود و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی، تحلیلی و عددی پیشین مقایسه...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}

Journal title

علوم و مهندسی آبیاری

volume 33 issue 2

pages 75- 92

publication date 2010-10-23

unfollow

{@ msg @}

By following a journal you will be notified via email when a new issue of this journal is published.

Keywords

شکست سد مقیاس زمان هیدرودینامیک ذرات هموار شبیه‌سازی جریان با سطح آزاد

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com