مدل سازی عددی اندرکنش امواج دریا با سازه های ساحلی از نوع غشای بادشونده

امروزه به¬دلیل استفاده گسترده از سواحل و بنادر نیاز به احداث انواع موج¬شکن¬ها و دیوارهای ساحلی جهت کاهش انرژی امواج برخوردی و حفاظت از تأسیسات ساحلی، بسیار ضروری به¬نظر می¬رسد. از این¬ رو استفاده از تیوب¬های لاستیکی تحت این عنوان، گزینه مناسبی در این زمینه است. چراکه باعث کاهش زمان و هزینه¬های ناشی از ساخت و بهره¬برداری و همین¬طور سهولت در نصب و اجرا می¬شود. در تحقیق حاضر با استفاده از آنالیز دینامیکی به حل معادله حاکم بر تغییر شکل این تیوب¬ها در حالت دوبعدی تحت بارگذاری ناشی از وجود امواج منظم در بالادست و فشار داخلی ناشی از سیال پرکننده¬ی تیوب، پرداخته می¬شود. در ادامه با هدف به¬دست آوردن شکل تعادل یافته این تیوب¬ها به¬عنوان سازه¬ ساحلی، با استفاده از نرم¬افزار متلب، این تیوب¬ها به¬صورت دوبعدی در حالت¬های مهار شده به کف در دو نقطه، مهار شده به کف در یک نقطه و بدون مهار مدل می¬شوند. حل دوبعدی از طریق کدنویسی با نرم¬افزار متلب و با استفاده از روش تفاضل مرکزی برای سازه و مشخصات موج منظم به¬دست آمده از تئوری موج با دامنه کوتاه صورت می¬گیرد. در این مدل¬سازی عددی مسایلی نظیر نوع مهار، مشخصات موج وارده و پارامترهای سازه¬ای موثر بر شکل تیوب مورد توجه قرار گرفته¬ و اثر تغییرات آن¬ها روی شکل تعادل¬یافته تیوب بررسی شده است. از این رو پس از محاسبه تغییرشکل¬های کوچک در هر بازه¬ی زمانی نهایتاً تغییرشکل¬های بزرگ تیوب تعیین می¬شود. نتایج حاصل از کد نوشته شده، به¬خوبی تغییر شکل تیوب تحت بارگذاری امواج منظم را نشان می¬دهد. به منظور ارائه نتایج جامع¬تر، ابتدا پارامترهای بی¬بعد موثر بر مسأله تعیین شده، سپس اثر تغییرات آن¬ها روی شکل نهایی تیوب مورد بررسی قرار می¬گیرد. در نهایت اثر هر کدام از پارامترهای بی¬بعد به¬دست آمده در بخش آنالیز ابعادی، روی شکل تعادل یافته¬ی تیوب مورد بررسی قرار می¬گیرد. این پارامترها اثر فشار داخلی، عمق آب، ارتفاع موج، پریود موج، طول مهار در حالت مهار با دو نقطه، زاویه گوه برای حالت بدون مهار و نوع مهار را شامل می¬شوند. نتایج حاصل از کد نوشته شده با نتایج حاصل از تحقیقات پیشین در مواردی که نتابجی مرتبط موجود بود، مقایسه شده است. در این تحقیق نمودارهای بعددار به منظور نشان دادن روند به تعادل رسیدن تیوب و تعداد اجراهای لازم و نمودارهای بی¬بعد جهت بررسی اثر پارامترهای موثر آورده شده¬اند. در نهایت به منظور نشان دادن تفاوت¬های موجود در شکل نهایی تیوب با شرایط و مشخصه¬های یکسان و تنها تحت اثر تفاوت موجود در نوع مهار، این سه مدل در شرایط یکسان مورد مقایسه قرار می¬گیرند. با توجه به نتایج این مقایسه مشخص شده است که تیوب مهار شده در یک نقطه حالت برافراشته¬تری نسبت به تیوب مهار شده در دو نقطه دارد و در نتیجه ارتفاع بهره¬برداری آن بیشتر و خمیدگی به سمت پایین¬دست آن کمتر است. اما در کل این تغییرات خیلی محسوس نبوده و در شرایط یکسان این دو تیوب کارایی تقریباً مشابهی دارند. بنابراین مسأله تأثیرگذار در شکل نهایی سازه مهار بودن یا نبودن تیوب است. همین¬طور این بررسی نشان داد که دو تیوب با مشخصات یکسان، یکی با مهار و دیگری بدون مهار ارتفاع بهره¬برداری یکسانی ندارند و تیوب بدون مهار در ارتفاع بالاتری به شکل تعادل یافته¬ی خود می¬رسد و تعادل می¬یابد. در نتیجه تراز آب بالادست آن¬ می¬تواند شامل محدوده¬ی وسیع¬تری از ارتفاع امواج و عمق¬های آب باشد.