بار بستر بعنوان یکی از مدهای انتقال رسوب از موضوعات پیچیده مرتبط با رودخانه ها، دریاها، خورها و سازه های مربوطه بوده که علت آن نبود معادله حاکم بر حرکت آن می باشد. به تازگی مطالعات مختلفی با اهداف متفاوت در زمینه شبیه سازی این فرآیند صورت گرفته است. تمامی مطالعات صورت گرفته در زمینه آستانه حرکت ذره آزمایشگاهی بوده و تا کنون بصورت عددی شبیه سازی نشده است. همچنین در مورد غلتش ذره نیز فقط یک مطالعه انجام شده است. با توجه به محاسبه نیروهای بین ذره ای با بهره گیری از مدل برخورد نرم می توان این فرآیندها را با دقت مناسبی شبیه سازی نمود. با استفاده از این روش جهش های متوالی ذره را نیز با دقت مناسب تری می توان محاسبه کرد. این موارد ضرورت تحقیق حاضر را بروشنی تبیین می نماید. بنابراین در این مطالعه با استفاده از مدل برخورد نرم (روش المان مجزا) برای محاسبه برخورد بین ذرات، مدهای مختلف حرکتی بار بستر از آستانه حرکت تا جهش پیوسته بصورت یک ذره و گروهی از ذرات شبیه سازی شده است. در تمامی این مراحل نتایج بدست آمده از مدل با نتایج آزمایشگاهی و یا تحلیلی بصورت جداگانه مورد مقایسه و تجزیه و تحلیل قرار گرفته و پارامترهای مختلف واسنجی شده اند. در هرکدام از این مدها تغییرات نیروهای مختلف در شرایط متفاوتی تجزیه و تحلیل شده و اتمام هر مرحله و وارد شدن ذره به مد حرکتی بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا نتایج بدست آمده از شبیه سازی آستانه حرکت ذره با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی بخصوص دیاگرام شیلدز مقایسه شده که روند این منحنی را بطرز مناسبی شبیه سازی نموده است. غلتش ذره پس از شبیه سازی و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده آزمایشگاهی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و تأثیر پارامترهای مختلف بر روی آن مورد حساسیت سنجی قرار گرفت است. پس از آن یک جهش ذره مورد شبیه سازی قرار گرفته و نتایج بدست آمده با مقادیر آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته و دقت مقادیر محاسبه شده برآورد شده است. در شبیه سازی جهش پیوسته ذره تأثیر پارامترهای مختلف بر روی جهش ذره مورد ارزیابی قرار گرفته و تغییرات ضریب ارتجاعی در شرایط مختلف هیدرولیکی و مدهای متفاوت مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این بخش این نتیجه بدست آمده که این ضریب تابعی از شراط هیدرولیکی جریان، مد حرکتی ذره می باشد. همچنین سرعتهای ذره و جریان با مقادیر آزمایشگاهی مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفته است. در ادامه این روند حرکت گروهی ذرات و تصادفی بودن این فرآیند شبیه سازی شده است. از نوآوریهای عمده این تحقیق شبیه سازی آستانه حرکت ذره و غلتش آن می باشد که در نوع خود بی نظیر می باشد.

در این پایان نامه به منظور مدل سازی عددی امواج کوتاه که در آن ها تغییرات سطح آب دارای شیب تند و قابل ملاحظه است، از مدل وایز (wise; width integrated stratified environment) و بازسازی سطح به کمک روش حجم سیال (vof) استفاده شده است. در مدل وایز که براساس توصیف اختیاری لاگرانژی- اولری معادلات نویر- استوکس را حل می کند، از روش احجام محدود برای گسسته سازی معادلات استفاده شده است. برای انتقال که پدیده ی غالب در مدل سازی جریان سطح آزاد است، از تابع شکل مرتبه ی پنجم استفاده شده است و قسمت پخشیدگی آن دارای دقت مرتبه ی دوم است. مدل وایز از روش پروجکشن برای حل معادلات حرکت استفاده می کند که بر مبنای یک روش گام به گام در هر گام زمانی در دو مرحله ی کلی و مجزا حل می شود. در هر گام زمانی به منظور اصلاح سطح آزاد به دست آمده در مدل وایز، الگوریتم توسعه داده شده با استفاده از روش حجم سیال به کاربرده می شود و برای گام زمانی جدید از مقادیر بازسازی شده ی سطح آزاد در مدل وایز استفاده می گردد. در روش حجم سیال ارائه شده در این پایان نامه ابتدا شبکه ای اولری تشکیل و مقادیر سطح آزاد، سرعت و فشار را از شبکه ی لاگرانژی- اولری با استفاده از درون یابی خطی محاسبه می کند که با این مقادیر تابع حجم را محاسبه و سپس بر مبنای روش یانگز انتقال می دهد. پس از به دست آمدن مقادیر اصلاح شده ی سطح آب مقادیر فشار نیز اصلاح می شوند و در نهایت مقادیر جدید سطح آزاد به مدل وایز منتقل می شوند. سه تست مرسوم برای صحت سنجی روش حجم سیال انجام شده است که مدل حجم سیال توسعه داده شده نتایج خوبی را به دست می دهد. در نهایت نتایج مدل برای مدل سازی سطح آزاد با انتشار امواج کوتاه با نتایج تحلیلی و مدل وایز مقایسه شده که نشان دهنده ی بهبود و افزایش دقت مدل سازی در مقایسه با مدل وایز می باشند.

در این رساله با استفاده از رویکرد هیبریدی برنامه نویسی نمادین و شبیه سازی عددی سه بعدی مسائل خاص انتقال رسوب مقاطع مرکب بررسی شده است. هدف اصلی رساله توسعه بسته نرم افزاری برای استخراج روابط بدون بعد انتقال رسوب در مقاطع مرکب مبتنی بر نتایج شبیه سازی عددی سه بعدی و برنامه نویسی نمادین است. برای استخراج روابط از دو رویکرد کلاسیک ضرائب اصلاحی و خودکار برنامه-نویسی نمادین استفاده شده و روابط بدون بعدی برای تنش برشی متوسط بستری، ظرفیت انتقال بار معلق و ظرفیت انتقال بار کل مواد بستری در مقاطع مرکب استخراج شده است. در رساله حاضر برای اولین بار استخراج خودکار فرم صریح روابط بدون بعد(فرم، شکل و ضرائب) به روش برنامه نویسی عبارتی ژنتیکی (gep) انجام شده است و با توسعه بسته نرم افزاری تابع یابی ژنتیکی (hffgep ) روابط هیدرولیکی آزمایشگاهی و صحرائی متعددی استخراج شده است و نتایج آن در استخراج برخی توابع غیرخطی هیدرولیکی و داده های صحرائی رودخانه ای ارزیابی و تائید شده است. در استخراج روابط ابتدا نتایج مطالعات آزمایشگاهی برای صحت سنجی و اطمینان از نتایج مدل عددی بکار گرفته شده است و همچنین حساسیت نتایج آن نسبت به پارامترهای مختلف بررسی شده است. پس از تائید نتایج مدل در مقایسه با داده های آزمایشگاهی و صحرائی، با استفاده از آنالیز ابعادی تاثیر پارامترهای بدون بعد مختلف بر متوسط تنش برشی بستر، ظرفیت انتقال بار معلق و ظرفیت بار کل بررسی شده است. سپس در استخراج روابط بدون بعد تنش برشی بستر، بار معلق و بار کل مواد بستری بسته نرم افزاری hffugep استفاده شده و روابط بدون بعد مورد نظر خودکار استخراج شده است. مقایسه نتایج مجموعه روابط بدون بعد استخراج شده توسط hffgep نشان داد که روش gep نسبت به روش ضرائب اصلاحی عملکرد بسیار بهتری دارد و بسته ی نرم افزاری توسعه یافته در این رساله قابلیت کاربرد در زمینه های بسیار وسیعی از مدلسازی، بهینه سازی، پیش بینی و رفتارسنجی مسائل علوم مهندسی آب و هیدرولیک را داراست.

سازه های دریایی به دلیل اهمیت راهبردی حمل ونقل دریایی از جمله کلیدی ترین بناها، در مجموعه ساخت وساز کشوری می باشند. بشر با احداث بنادر و سازه های ساحلی در حقیقت باعث تغییر در الگوی جریانات ساحلی و به تبع آن تغییر در الگوی رسوب گذاری می شود. به واسطه جابجایی رسوبات ساحلی، مسئله رسوب گذاری سواحل و فرسایش در سواحل مطرح می گردد که هر یک از این پدیده ها، کاربری تأسیسات و سازه های ساخته شده در دریا را می تواند با مشکل مواجه نماید. موج شکن ها سازه های دیواره ای شکلی هستند که با استهلاک انرژی امواج، حوضچه آرامشی در سمت ساحلی خود ایجاد می نمایند و از بنادر و سواحل در مقابل امواج و جریان های ساحلی محافظت می کنند. در این تحقیق مسئله رسوب گذاری پشت موج شکن های انزلی به وسیله دو مدل هیدرولیکیmike 21 و pmo dynamics (persian modeling for ocean dynamics) مدل سازی شد. مدل pmo dynamics یک مدل ایرانی از انواع مدل های دوبعدی در صفحه افق است و هدف از انجام این تحقیق شبیه سازی انتقال رسوب پشت موج شکن و مقایسه عملکرد یا برآورد کارایی مدل ریاضی ایرانی pmodynamics در مقابل مدل هیدرولیکی mike 21 و اندازه گیری های میدانی است. ضرورت توسعه این مدل از این جهت است که مدل های تجاری و غیر تجاری خارجی الزاماً نمی توانند در مطالعات دریا و سواحل جوابگوی همه نیازهای داخلی باشند. با توجه به اهمیت بندر انزلی و انتقال رسوب پشت موج شکن ها به منظور شناسایی دقیق فرآیندهای هیدرودینامیک و انتقال رسوب، با استفاده از اندازه گیری های میدانی و شبیه سازی عددی، مطالعات دقیقی در محدوده موج شکن ها به انجام رسیده است. در این تحقیق ابتدا امواج آب عمیق به آب کم عمق انتقال داده شده و سپس تنش های شعاعی حاصل از این مدل سازی به عنوان ورودی در مدل جریان وارد شده و پس از آن میزان رسوب انتقال یافته برآورد شد. این مراحل در هر دو نرم افزار انجام شده و در هر مرحله نتایج دو مدل مقایسه گردید و همبستگی حدود 90 درصد بین نتایج مدل ایرانی و مدل mike21 نشان داد نرم افزار ایرانی pmo dynamics در برآورد مقادیر جریان و رسوب حاصل از امواج دارای عملکرد مناسبی بوده و لذا می توان آن را به عنوان جایگزین مدل های رایج تجاری همچون mike21 توصیه نمود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.