بررسی حرکت جسم شناور در رودخانه با استفاده از روش sph

زباله های شناور و آلودگی های نفتی در سطح آب، صدمات جبران ناپذیری به اکوسیستم منطقه تحمیل کرده و علاوه بر آن می توانند موجب خسارات فراوان اقتصادی گردند. یک مثال موثر و اقتصادی برای جمع آوری آشغال های شناور و آلودگی های نفتی از روی سطح آب، بوم شناور است. بوم ها در آب های آرام بهتر عمل کرده و فقط برای کنترل و جمع آوری آشغال های شناور مناسب هستند. با توجه به اهمیت و کاربرد زیاد بوم شناور، مطالعات زیادی برای شناخت اندرکنش آن با سیال انجام شده است. محدودیت های روش آزمایشگاهی و هزینه بر بودن آن ها، توجه محققین را به سوی روش های عددی که علی رغم وجود محدودیت هایی چون خطاهای عددی و فرضیات ساده کننده، دارای مزیت هایی مانند ارائه درک بهتر از مسئله و هزینه ی کمتر هستند، معطوف کرده است. در این پژوهش، با استفاده از روش لاگرانژی و بدون مش هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم پذیر (wcsph)، آنالیز سازه ای بوم تحت جریان مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا یک کد پایه تهیه و با انجام برخی اصلاحات، مدل نهایی بوم شناور ساخته شد. از جمله این اصلاحات که برای افزایش دقت و یا فرایند تکمیل مدل به کار رفته اند می توان به ایجاد جریان و هندسه های جدید، اصلاح محاسبه ی سرعت صوت، اعمال تکنیک جابجایی ذرات و ایجاد یک جسم نوسان کننده اشاره کرد. در ادامه نیز آزمون های مختلفی به منظور صحت سنجی مدل wcsph، اجرا شده اند و توانایی مدل موجود را در شبیه سازی مناسب شرایط مرزی، اجسام شناور، نیروی وارد بر آن ها، جریان و نوسان جسم در سیال مورد سنجش قرار داده اند. در تحلیل بوم، نوسانات بوم در راستای جریان که در گذشته از آن چشم پوشی می گردید، با قرار دادن یک فنر در مسیر حرکت بوم در نظر گرفته شد. سه پارامتر سرعت جریان، ارتفاع بدنه ی بوم و سختی طولی بوم در راستای جریان به عنوان متغیر در نظر گرفته شده و میزان تاثیر هر یک بر نیروی وارد بر بوم مورد ارزیابی قرار گرفت. در تحلیل نتایج بدست آمده از مدل حاضر سعی گردید تا با تعریف پارامترهای بدون بعد جدید، تحلیل مناسب تر و مطابق با عملکرد واقعی بوم شناور ارائه گردد. نتایج نشان می دهد سرعت جریان، ارتفاع بدنه ی بوم و سختی طولی بوم شناور به ترتیب بیشترین تاثیر را در نیروی وارد بر بوم دارند. در نهایت یک رابطه برای محاسبه نیروی وارد بر بوم از طرف جریان بر اساس سه متغیر گفته شده ارائه گردیده است.