عنوان پایان‌نامه
مدل شکست شیرجه‌ای موج منفرد با استفاده از روش اختیاری لاگرانژی اولری
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه‌های هیدرولیکی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2066;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68940
- تاریخ دفاع
- ۲۰ تیر ۱۳۹۴
- دانشجو
- علیرضا لهراسبی
- استاد راهنما
- محرم دولتشاهی پیروز
- چکیده
- مناطق ساحلی در سراسر جهان به طور فزاینده در حال تبدیل شدن به منابع گرانبها هستند. زلزله در دریا، سونامی ایجاد می کند و وقتی این موج به ساحل می رسد، از روی ساحل شیبدار بالا می رود و نهایتا می شکند. مطالعه این فرآیند پر انرژی، با توجه به فاجعه هایی که ایجاد نموده است، در تعیین خط ممنوعه ساحلی برای ساخت و ساز، از اهمیت بسیاری برخوردار است. در این تحقیق، برای مدلسازی سونامی از موج منفرد استفاده می گردد و انتشار و سپس شکست آن بر مبنای معادلات با دقت بالای ناویر-استوکس به روش المان محدود، حل گردیده است. در انتشار امواج با سطح آزاد، در فضای فیزیکی که مرزهای محاسباتی با خطوط مختصاتی هماهنگ نیستند، از دیدگاه اختیاری لاگرانژی اولری استفاده شده است. برای ساده سازی محاسبات، نیاز به انتقال معادلات از فضای فیزیکی به یک فضای محاسباتی توسط تابع انتقال است. این تابع انتقال، باید قادر به نگاشت اشکال مختلف موج در حالت شکست و بدون شکست باشد. لذا از چند جمله ای های درونیاب استفاده شده است. تحقیقات گذشته تنها تا رسیدن سطح موج به دیواره قائم ادامه پیدا می کرد که در این مدل با استفاده از نگاشت خاصی که به دست آمده، چرخش سطح آزاد آب مدلسازی شده است. این نگاشت همچنین می تواند هر نوع شکل بستر را نیز به فضای ساده محاسباتی منتقل نماید. برای بررسی اعتبار این روش، مقایسه هایی با نتایج عددی و اندازه گیری های آزمایشگاهی به دست آمده توسط سایر محققین صورت گرفته است. این حل، چرخش سطح آزاد را در هنگام شکست مدل کرده اما نوک موج به سطح جلویی رویه تماس پیدا نمی کند. این مدل تا زمانی که آشفتگی پروفیل سطح آزاد رخ نداده کارایی داشته و برای انواع شکستهای دیگر کارایی ندارد.
- Abstract
- Coastal regions are precious resources in the world. Earthquakes in the sea make tsunami and this wave climbs of the shore and breaks. Studing of these energic phenomena is important for coastal construction. Solitary wave is used for tsunami modeling. A numerical scheme is developed to model of plunging breaker of solitary wave with Arbitrary Lagrangian Eulerian approach of an unsteady, incompressible viscous flow with free surface. The method involves a two dimensional finite element to solve the Navier-Stokes equations. The free surface in prevoius researches only reaches to vertical wall and they cannot to show any overtuning. Therefore, the mapping developed to solve highly deformed free surface problems common in waves formed during wave propagation and breaking. In addition, this mapping can transform any bathymetry to computational domain from the physical domain to a computational domain. This mapping models overturning wave but cannot touch fronter surface. In addition, this model has limitation on some breaking such as spilling with any turbulence. The results are in good agreement with other numerical and experimental approaches.
