کاویتاسیون پدیده ای شایع و مخرب در سازه های هیدرولیکی از جمله سرریز سدها به شمار می آید که پایداری سازه سرریز را به مخاطره می اندازد و باعث ایجاد خسارت در سازه می گردد. در تحقیق حاضر سعی بر آن شده است که با استفاده از مدل نزدیک ترین همسایگی، روشی برای پیش بینی آسیب ناشی از پدیده کاویتاسیون در سرریز سدها ارائه گردد. مدل مورد بررسی با توجه به اطلاعات سرریز سد شهید عباسپور مورد آزمایش قرار گرفت. در ابتدا با توجه به محدود بودن داده های آزمایشگاهی از خصوصیات جریان عبوری بر روی این سرریز، جریان به صورت عددی و با استفاده از نرم افزار flow 3d شبیه سازی گردید. نتایج حاصل از مدل عددی برای فشار پیزومتریک و سرعت جریان در طول سرریز، با نتایج حاصل از مدل هیدرولیکی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد، که نتایج حاصل از مدل عددی از مطابقت مناسبی با نتایج آزمایشگاهی برخوردار می باشند. سپس با استفاده از مدل نزدیک ترین همسایگی، محتمل ترین وضعیت خطر پدیده کاویتاسیون در سرریز سد شهید عباسپور به ازای هشت مقدار مختلف دبی جریان تخمین زده شد. در این مطالعه پنج سطح مختلف برای خسارت کاویتاسیون در نظر گرفته شد، که شامل "خطر کاویتاسیون وجود ندارد" تا "حداکثر آسیب" می باشد. مقایسه نتایج حاصل از مدل با مشاهدات آسیب بر سرریز این سد طی سیلاب های سال های گذشته، نشان داد که مدل نزدیک ترین همسایگی پیشبینی های قابل قبولی از سطح آسیب و نیز موقعیت آسیب ناشی از کاویتاسیون در سرریز این سد ارائه کرده است. در نهایت با استفاده از ضرایب آماری مختلف میزان دقت و کارایی مدل مورد ارزیابی قرار گرفت. مقادیر مناسب و قابل قبول ضریب همبستگی پیرسون، میانگین خطای مطلق، ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب جرم باقی مانده، نشان داد که این مدل قابل قبول و توانمند می باشد.

با توجه به کاربرد گسترده سازه هایی که در معرض برخورد موج قرار دارند و نیز تغییر شکل سطح آزاد جریان در پدیده اندرکنش موج و سازه، لزوم بکارگیری روشی که قادر به مدلسازی الگوی جریان باشد، حائز اهمیت است. پیش بینی رفتار این جریان ها قبل و بعد از برخورد با سازه از عوامل بسیار مهم در طراحی این سازه ها به حساب می آید. در این تحقیق از روش هیدرودینامیک ذرات مسطح (sph) با در نظر گرفتن مدل زیر شبکه آشفته استفاده شده است. این روش در مسائل با سطح آزاد متحرک، بدلیل شرایط پیچیده هندسه مسئله دارای کاربرد بسیاری می باشد. از طرفی با افزایش پیچیدگی حرکت جریان، نیاز به استفاده از روشی که توانایی مدل کردن آشفتگی را داشته باشد احساس می شود. روش sph یک روش کاملا لاگرانژ ی و پایدار بوده که در آن معادلات مربوط به فازهای سیال، گاز و جامد بطور هم زمان حل می شوند. مدل ارائه شده توانایی ایجاد پاسخ های تکرار شونده برای معادله پواسون فشار را دارد و با انطباق با مدل زیر شبکه آشفته باعث افزایش دقت برای توصیف ویژگی های جریان آشفته در زمان شکست موج می شود. در این تحقیق برای شبیه سازی اندرکنش بین ذرات سیال با سیال و ذرات سیال با سایر ذرات از دو نوع وزن دهی متفاوت استفاده شده است و نتایج نشان دهنده بهبود برآورد سطح آزاد نسبت به حالتی است که از یک وزن دهی ثابت استفاده شده است. در نهایت صحت سنجی مدل ارائه شده با شبیه سازی مسئله شکست سد انجام گردید و نتایج بدست آمده از مدل حاضر با داده های آزمایشگاهی محققین دیگر مورد بررسی قرار گرفت. کمترین مربعات خطای بدست آمده از مقایسه نتایج بدست آمده از مدل و نتایج آزمایشگاهی حدود می باشد. تطابق بسیار خوب بین نتایج آزمایشگاهی و نتایج عددی، حکایت از قابلیت بالای این روش در شبیه سازی اشکال پیچیده سطح آزاد جریان دارد.