عنوان پایان‌نامه
مقایسه عملکرد روش های عددی مختلف در شبیه سازی دوبعدی شکست موج
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی آب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1854;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60315
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمدابراهیم حمیدیا
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی بنی هاشمی
- چکیده
- پیدایش امواج آب، از وقایع رایج دریاها به شمار می¬رود. در مهندسی¬ سواحل یکی از اصلی¬ترین موضوعات، بحث پیرامون رفتار امواج است. اهمیت امواج آب در مواردی از قبیل اثرگذاری بر هندسه و ترکیب سواحل، نمایان می¬شود. در این میان، شکست موج از مباحث با اهمیت به حساب می¬آید و بررسی جداگانه¬ای نیاز دارد. تخمین نرخ انتقال رسوب، تخمین فرسایش، شناخت فرآیندهای مورفودینامیک نواحی ساحلی، بررسی شکل¬گیری جریان¬های ساحلی و مواردی از این قبیل، بدون شناخت پدیده شکست امواج آب امکان¬پذیر نیست. شکست موج یکی از فرآیند¬های پیچیده هیدرودینامیکی است. محققین برای شبیه¬سازی پدیده شکست موج از روش¬های گوناگونی استفاده¬کرده¬اند. روش¬های نیمه تجربی از جمله روش¬های معمول به حساب می¬آید. در این روش¬ها که از معادلات بوسینسک استفاده می¬شود، به طور تجربی در معادلات حاکم تغییراتی اعمال می¬شود. اعمال تغییرات و اصلاح معادلات به تجربه بالایی نیاز دارد. اساساً به دلیل ناپیوستگی سطح آب و اتلاف قابل توجه انرژی، پدیده شکست موج نوعی شوک محسوب می¬شود. عدم توانایی معادلات بوسینسک در تعیین محل و میزان تلفات شکست موج و لزوم اصلاح این معادلات نیز به همین دلیل است. اخیراً محققین از روش¬های تسخیر شوک برای شبیه¬سازی شکست موج استفاده کرده¬اند. در این تحقیق، شکست موج با استفاده از معادلات غیر خطی آب¬های کم¬عمق به روش تسخیر شوک شبیه-سازی شده است. معادلات غیر خطی آب¬های کم¬عمق نیازی به اصلاح ندارند و امکان به کار¬گیری روش تسخیر شوک را فراهم می¬کنند. روش عددی مورد استفاده، روش SEA است. این روش در چارچوب روش احجام محدود به حساب می¬آید که برای جلوگیری از پیدایش نوسان¬ها، در آن خاصیت TVD نیز اعمال گردیده است. در این تحقیق از شبکه¬بندی بی¬ساختار مثلثی استفاده شده است که قابلیت شبیه¬سازی هندسه¬های پیچیده و نامنظم را فراهم می¬آورد. روش SEA در مواجهه با بستر¬های خشک و بی¬قاعده دچار مشکل نمی¬شود و به طور کلی یک روش ساده و کارآمد محسوب می¬شود. دو¬بعدی بودن شبیه¬سازی، نکته قابل ذکر دیگر در این تحقیق است. نتایج حاصل از شبیه¬سازی در نهایت با نتایج آزمایش¬گاهی مقایسه شده-اند تا توانایی این روش سنجیده شود.
- Abstract
- Water waves are commonly formed in the sea and investigation of their behavior is one of the major areas of coastal engineering. Water waves are important in many aspects including the effect on geometry and combination of the coasts. The wave break has significant role in the dynamic behavior of water waves. Estimation of sediment transformation rate, estimation of erosion, assessment of coastal areas morph dynamic phenomena and assessment of coastal wave formation are not possible without knowledge of wave break. Wave break is a complicated hydrodynamic phenomenon. Several methods are used to investigate the behavior including semi-practical methods. Boussinesq methods are used and modifications are applied through practical concerns. However, it requires high experience to make correct modification to the equations. Wave break is basically a shock due to the non-continuous level of water and considerable amount of energy dissipation. The shock behavior imposes modification requirement to the Boussinesq equations. Shock capturing methods are recently used for the simulation of wave break. In this thesis wave break is simulated using nonlinear shallow water equations of through shock capturing methods. The shallow water equations do not need modification and thus appropriate to be used in shock capturing methods. Two-dimensional SEA numerical method is applied in the finite volume method framework. This method uses TVD to avoid fluctuations and takes advantage of triangular unstructured grids capable of capturing complicated erratic simulations. The SEA method is a simple robust method even in dry coasts problems. Finally, the results obtained from numerical analyses are compared to experimental results.
