عنوان پایان‌نامه
استفاده از روشهای تسخیر شوک در شبیه سازی پدیده شکست موج
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران-سازه های دریایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1631;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 52569
- تاریخ دفاع
- ۱۷ مرداد ۱۳۹۰
- دانشجو
- سعیده بنی هاشمی
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی بنی هاشمی, سیدپیمان بدیعی
- چکیده
- شکست موج یکی از فرآیندهای پیچیده¬ی هیدرودینامیکی میباشد و تاکنون و بوی‍ژه در چند دهه اخیر، تحقیقات فراوانی برای درک بهتر این پدیده صورت گرفته است. از دیدگاه کاربردی پدیده شکست موج در تخمین نرخ انتقال رسوب، فرسایش، فرآیندهای مورفودینامیک نواحی ساحلی، شکل‌گیری جریانات ساحلی و ... حائز اهمیت میباشد. با توجه به ناپیوستگی سطح آب در محل شکست موج و از دیدگاه هیدرودینامیکی، می¬توان شکست موج را نوعی شوک تلقی کرد. حل عددی این پدیده با مشکلات و ظرافت¬های خاص خود همراه بوده و از جمله قوی¬ترین روش¬های مطالعه شوک هایی نظیر شکست موج، روش¬های تسخیر شوک می-باشند. هدف این تحقیق به طور مشخص استفاده از روش¬های تسخیر شوک در مدل¬سازی شکست موج در ناحیه ساحلی می¬باشد. با توجه به این نکته که محققین مختلف برای شبیه سازی شکست موج از روش¬های تسخیر شوک در ترکیب با معادلات مختلف استفاده کرده بودند، یکی از گام¬های مهم اولیه، بررسی معادلات حاکم و انتخاب معادله مناسب بود. ابتدا با توجه به استفاده یکی از محققین از نوعی از معادلات بوسینسک برای بررسی پدیده شکست سد و کاربرد وسیع این معادلات در مطالعات موج، امکان استفاده از این معادلات در پایان نامه حاضر مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت معادلات غیرخطی آب¬های کم عمق به عنوان معادلات مبنای کار انتخاب شد. در تحقیق حاضر توانایی معادلات غیرخطی آب¬های کم عمق در مدل¬سازی هر دو نوع شکست ریزشی و شیرجه¬ای و در کل ناحیه شکست بررسی شده است. حل عددی معادلات حاکم با روش عددی اختلاف¬های محدود و با استفاده از تجارب موجود (در مطالعات قبلی شبیه سازی شکست سد) در دانشگاه تهران انجام شده است. نتایج بدست آمده از مدل¬های مختلف در مقابل اطلاعات آزمایشگاهی گزارش شده در مراجع موجود مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان¬دهنده توانایی معادلات غیرخطی آب¬های کم عمق و همچنین روش¬های عددی ارائه شده در پیش¬بینی سرعت¬ انتشار امواج شکسته، شکل موج، ارتفاع موج، خیزآب ناشی از موج، بالاروی و پایین روی موج و میزان استهلاک ناشی از شکست موج با دقت قابل قبول می¬باشد.
- Abstract
- Wave breaking is one of the most complex hydrodynamic processes and many researchers, especially in the last few decades, have focused on this topic with the aim of better understanding of this phenomenon. From a practical point of view wave breaking is important in estimating the rate of sediment transport, erosion, coastal morpho-dynamics processes, the formation of coastal currents and so on. According to the free surface discontinuity in the breaking point and from the hydrodynamic point of view, the wave breaking could be considered as a shock. Numerical solutions to this phenomenon have their own difficulties and one of the most powerful methods to study shocks such as wave breaking are Shock Capturing techniques. The purpose of this study in particular is to apply shock capturing techniques for the simulation of wave breaking in the surf zone. According to the point that several researchers have used the shock capturing techniques in combination with different types of equations, one of the first important steps was to review the governing equations and select the appropriate one. At first the application of Boussinesq equation was considered, following its application to simulate dam break flows by one of the previous researchers. Eventually the Nonlinear Shallow Water Equations were selected as governing equations. In the present study we analyze the ability of Nonlinear Shallow Water Equations (NSWE) to model both spilling and plunging breaks in the surf zone. Due to the existing experiences in the University of Tehran (previous dam breaking studies), a finite difference method was used for the numerical solution of the governing equations. The numerical solutions of various models have been compared with the experimental data reported in the existing references. The comparison shows the ability of the NSWE model for wave breaking simulation. The numerical method also gives a good prediction of broken wave celerity, wave form, wave height decay, wave setup, wave run-up and rundown and the energy dissipation of wave breaking.
