عنوان پایان‌نامه
مدلسازی دوبعدی قائم شکست امواج
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران-سازه های دریایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1224;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 41814
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- جواد ناشر
- استاد راهنما
- سیدپیمان بدیعی
- چکیده
- شکست موج یکی از پدیده های مهم و تاثیر گذار در رژیم هیدرودینامیک و مورفودینامیک مناطق ساحلی است. تلاش های گسترده ای تاکنون برای توصیف کمی و کیفی پدیده شکست رخ داده است، که از مهمترین آن ها می توان به تحقیقات Schaffer et al. (1993)وKennedy et al. (2000) اشاره کرد که ضمن معرفی ملاک تشخیص و تعقیب شکست، توانستند به دو روش مختلف تاثیر شکست در معادلات بوزیسنک را لحاظ نمایند. در مدل(1993) Schaffer از اضافه کردن ترم اندازه حرکت اضافی به معادله اندازه حرکت افقی ناشی از حضور چرخک سطحی و در مدل(2000) Kennedy از اضافه کردن ترم eddy viscosity مصنوعی به معادلات اندازه حرکت جهت شبیه سازی تاثیر شکست استفاده شده است. Svendsen et al. (2004) نشان داد به دلیل آن که مدل های Kennedy و Schafferجهت محاسبه سرعت از تابع پتانسیل اصلاح نشده و بدون تغییر استفاده می کنند، قادر به محاسبه سرعت ذرات آب در میدان موج به درستی نمی باشد. بر این اساس وی پیشنهاد کرد که برای اعمال تاثیر شکست در معادلات بوزینسک از حل توام معادله انتقال گردابه با معادلات اندازه حرکت استفاده شود. در مطالعه حاضر جهت مدل سازی عددی انتشار موج از حل معادلات ناویر استوکس دو بعدی با فرض توزیع فشار کاملا غیر هیدروستاتیک در لایه فوقانی که توسط Ahmadi et al. (2006) توسعه یافته است، استفاده می شود که توانایی تقسیم دامنه محاسباتی به چند لایه قائم را دارد. به منظور تشخیص و تعقیب شکست نیز از روش Schaffer(1993) اصلاح شده استفاده شده و ضخامت چرخک های سطحی نیز بر اساس معادله انتقال سطح آزاد آب محاسبه شده است. ترم اندازه حرکت اضافی ناشی از حضور چرخک سطحی نیز بر اساس تئوری Schaffer (1993) در معادله اندازه حرکت افقی لحاظ شده است. برای بررسی صحت نتایج و کارایی مدل، نتایج آن با داده های آزمایشگاهی Beji & Battjes(1993) برای شکست موج بر روی پشته دور از ساحل برای حالات شکست spillingو plunging مقایسه شده است. نتایج حاصل نشان دهنده کارائی مطلوب مدل می باشد.
- Abstract
- Wave breaking is a significant process that affects hydrodynamic and morphodynamic behavior of nearshore regions. Considerable effort has been devoted to understand this phenomenon. One of the lines of research has focused on the implementation of wave breaking in numerical wave models. Schaffer et al (1993) and Kennedy et al (2000) are among the most relevant contributions to this line, both of which attempt to identify breaking condition and triggering criteria and its subsequent effects on wave propagation in the surf zone within a Boussinesq wave formulation. Applying the depth integrated Boussinesq model produces reasonable results for the water surface but it is incapable of predicting velocity distribution over depth. In this research it is attempted to apply the wave breaking triggering criteria and the effects of surface rollers to a two dimensional vertical (2DV) numerical model for water wave propagation. Along this line, the model developed by Ahmadi et al (2006) which solves the Navier Stokes Equations in two vertical dimensions, is employed. This model deploys a fully non-hydrostatic pressure distribution and has been applied to the simulation of short wave propagation with convincing results. By applying several layers (in a sigma coordinate like grid pattern) the model is able to predict depth variations of the flow field. Kennedy et al(2000) criteria was applied for the detection of wave breaking and surface rollers thickness are computed based on the advection equation for free surface elevation. Furthermore additional momentum due to surface rollers is considered in the horizontal momentum equation based on Schaffer et al (1993) theory. The model thus obtained was verified against the experimental results of Beji & Battjes (1993) for both plunging and spilling types of breakers. Simulated results exhibits convincing match with the measured data. Additionally the model produces temporal velocity distribution over depth, when integrated over a wave period, cross shore current pattern is reproduced.
