عنوان پایان‌نامه
مدل سازی دو بعدی شکست سد با روش بدون المان SPH
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه‌های هیدرولیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1643;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 53249
- تاریخ دفاع
- ۰۹ اسفند ۱۳۹۰
- دانشجو
- هه ژار جبلی اقدم
- استاد راهنما
- سهیل محمدی توچائی, مسعود منتظری نمین
- چکیده
- به منظور بهره¬برداری از پتانسیل آب¬های جاری، پیشگیری و کاهش آسیب¬های احتمالی به هنگام طغیــان سیل¬ها، سدهای فراوانی در سراسر جهان ساخته¬ شده یا در حال ساخت هستند. در کنار مطالعات مهندسی، اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی مربوط به پروژه¬های سدسازی بزرگ، مطالعات شکست سد برای اعلام خطر به ساکنان به منظور مدیریت بحران و نیز مدیریت و کنترل ریسک و کاهش تبعات آن، از نیازمندی¬های اساسی است. این مهم به کمک مدل¬سازی شکست سد انجام می¬شود. مدل¬سازی و پیش¬بینی حرکت سیل ناشی از شکست سد (مدل¬سازی شکست سد) بخش مهمی از مجموعه مطالعات مربوط به شکست سد است که به کمک آن زمان رسیدن موج سیل ناشی از شکست سد به نقاط مختلف، حداکثر ارتفاع موج سیل به همراه تغییرات زمانی ارتفاع آب در نقاط پایین-دست سد تعیین می¬شود. نقشه¬های پهنه¬بندی سیل مناطق پایین¬دست سد را می¬توان به کمک این اطلاعات تهیه و ابزاری سودمند جهت مدیریت ریسک و کنترل بحران و کاهش خسارات، تولید نمود. از مزیت¬های مطالعات عددی، کم¬هزینه بودن آن، آسانی نسبی در بازسازی آزمایشات و توانایی برای به دست آوردن توزیع فشار و سرعت برای کلیه نواحی محاسبه شده با یک دقت خوب و فواصل زمانی کوچک می¬باشد. در این پژوهش از روش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) که یک روش ذرات بدون المان لاگرانژی است و یکی از روش¬های مؤثر برای شبیه¬سازی جریان¬های سطح آزاد و حل تغییر شکل¬های بزرگ در سیالات به شمار می¬رود، استفاده خواهد شد. در این تحقیق اساس روش SPH مرور شده است، که شامل تکنیک¬های لازم برای باز ارائه معادلات حاکم بر مسأله، از قبیل روش گام به گام و روش حل مرزی می¬باشد. سپس نتایج عددی شکست سد شبیه¬سازی آورده شده است، و ویژگی¬های آن از قبیل ویسکوزیته مصنوعی و اصلاح موقعیت ذرات مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت این نتایج با نتایج حاصل از کارهای آزمایشگاهی و روش حجم سیال (VOF) و همچنین روش اجزاء محدود مقایسه شده است.
- Abstract
- Realistic prediction of the wave propagation after a dam break is of paramount importance because of major social and life risks and potential economic damages. One of the most common phenomena in coastal engineering is the violent wave motion. When such a wave impacts structure in its path, substantial structural damage is expected together with wave overturning, breaking and splashing. The conventional probe into this kind of problems very much depends on laboratory experiments, which can be very expensive, scale dependant, time-consuming or even hazardous. Numerical simulations have also been used for this type of problems, and despite significant progress, the success is still very much limited. Conventional Lagrangian grid-based numerical methods such as FEM, VOF as well as the Traditional Eulerian technique of FDM are capable of capturing the history of dam break events associated with various dam geometries. It is, however, practically difficult to apply these computational methods to practical engineering problems, since the severely distorted mesh may result in very inefficient small time steps, large level of error and may even lead to instability of the computation. In contrast the combination of mesh free and Lagrangian nature of the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method, makes it a suitable candidate for treating highly dynamic phenomena that occur in the transient dam break processes. SPH has so far been used in many engineering applications such as simulation of free surface flows and large deformations in fluid mechanics. In the present research, after a brief review of theories related to dam break process, essential features of SPH are discussed; including representation of governing equations, step by step solution and the boundary solution. Then, the numerical results of dam break simulations and related features such as artificial viscosity and particle position correction are examined. Finally, the results are compared with available experimental data and VOF and FEM methods.
