اعمال خصوصیات جریانهای آشفته در روش MPS چند فازی

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 استادیار دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

- محاسبات مربوط به جریان با حل معادله‌های مومنتم و پیوستگی انجام می‌شود. یکی از روش‌های حل این معادله‌ها در مسائل با سطح آزاد متحرک به دلیل شرایط پیچیده و امکان برخورد سطوح آزاد با یکدیگر روش MPS چند فازی است. این روش یک روش لاگرانژی است که ابری از ذرات جایگزین شبکه محاسباتی می‌شوند و در حالت چند فازی معادله‌های حاکم بر چند فاز گاز، مایع و جامد به صورت همزمان حل می‌شوند. در این مقاله اثر اعمال آشفتگی با مدل صفر معادله‌ای در روش MPS مطالعه شده است. نتایج حاصل از این تحقیق حاکی از افزایش پایداری روش و بهبود برآورد سطح آزاد در مسأله شکست سد در مقایسه با حالت غیرلزج و با لزجت گردابه‌ای ثابت است. همچنین ارتقای مدل بوسیله اعمال مدل‌های آشفتگی در مدل چند فازی نشان‌دهنده عدم تأثیر نوع تابع کرنل مورد استفاده در حل معادلات مومنتم و پیوستگی بر روی پایداری روش می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


فیاض، م. (1386). "مدل‌سازی عددی اندرکنش امواج با سازه‌های ساحلی"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

کلاهدوزان، م. و فیاض، م. (1387). "مدل‌سازی عددی سطح آزاد جریان به روش MPS"، هشتمین کنفرانس بین المللی مهندسی عمران، شیراز.

Ashgriz B., N. and Poo, J.Y. (1991). "Flux line-segment model for advection and interface reconstruction", Journal of Computational Physics, 93, pp. 449-468.

Ata, R. and Soulaimani, A. (2004). "A stabilized SPH method for inviscid shallow water flows", International Journal For Numerical Methods in Fluids, 47, pp. 139-159.

Atai-Ashtiani, B. and Farhadi, L. (2006). "A stable moving-particle semi-implicit method for free surface flows", Fluid Dynamics Research, 38, pp. 241-256.

Ataie-Ashtiani, B. and Shobeiry, G., (2008). "Numerical simulation of landslide impulsive waves by modified smooth particle hydrodynamics", International Journal for Numerical Methods in Fluids, 56 (2), pp. 209-232

Batra, R.c. and Zhang, G.M. (2007). "Modified smoothed particle hydrodynamics (MSPH) basis function for meshless methods and their application to asymmetric taylor impact test", Journal of Computational Physics, 227(3), pp. 1962-1981.

Fang, J. Parriaux, A. Rentschler, M. and Ancey, C. (2008). "Improved SPH methods for simulating free surface flows of viscous fluid", Applied Numerical Mathematics, 50, pp. 251-271.

Gotoh, H. and Sakai, T. (2006). "Key issues in the particle method for computation of wave breaking", Coastal Engineering, 53, pp. 171-179.

Idelsohn, S.R. Onate, E. Calvo, N. and Del Pin, F. (2003). "The meshless finite element method", Int. J. Numer. Methods Engrg. 58(6), pp. 893-912.

Khayyer A. and Gottoh, H. (2009). "Modified moving particle semi-implicit methods for the prediction of 2D wave impact pressure", Coastal Engineering, 56, pp. 419-440.

Kolahdoozan, M. (1999). "Numerical modelling of geomorphological processes in estuarine waters", PhD thesis, Department of Civil and Environmental Engineering, University of Bradford, Bradford, UK.

Koshizuka, S. and Oka Y. (1996). "Moving particle semi-implicit method for fragmentation of incompressible fluid", Nucl. Eng. Sci.; 123, 421–434.
Koshizuka, S. Nobe, A. and Oka, Y. (1998). "Numerical analysis of breaking waves using the moving particle semi-implicit method", International Journal for Numerical Methods in Fluids, 26, pp. 751-769.

Lucy, L.B. (1977). "A numerical approach to the testing of the fission hypothesis", Astron. J. 82(12), pp. 1013–1024.

Monaghan, J.J. (1992). "Smoothed particle hydrodynamics", Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 30, pp. 543–574.

Nwogu, O. (1993). "Alternative form of Boussinesq equations for nearshore wave propagation", J. Waterway Port, Coastal, Ocean Eng., 119(6), pp. 618-638.

Roubtsova, V. and Kahawita, R. (2006). "The SPH technique applied to free surface flows", Computers & Fluid, 35, pp. 1359-1371.

Shibata, K. and Koshizuka, S. (2007). "Numerical analysis of shipping water impact on a deck using a particle method", Ocean Engineering, 34, pp. 585-593.

Suzuki, Y. Koshizuka, S. and Oka, Y. (2007). "Hamiltonian moving-particle semi-implicit (HMPS) method for incompressible fluid flows", Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 196, pp. 2876-2894.

Van der Meer, J.W. Petit, H.A.H. Van den Bosch, P. Klopman, G. and Broekens, R.D. (1992). "Numerical simulation of wave motion on and in coastal structures", Proc. ICCE 92, Venice.

Violeau, D. and Issa, R. (2006). "Numerical modeling of complex turbulent free-surface flows whit the SPH method: and overview", International Journal for Numerical Method in Fluid, 53, pp. 277-304.

Li, W. and Lam, S. (1964). "Principles of Fluid Mechanics", ADDISON–WESLEY Publishing company.

Wei, G. and Kirby, J.T.(1995). "Time-dependent numerical code for extended Boussinesq equations", Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, ASCE 121 (5), pp. 251–261.

Wang, X.Y. Yeo, K.S. Chew, C.S. and Khoo, B.C. (2008). "A SVD-GFD scheme for computing 3D incompressible viscous fluid flows", Computer and Fluids, 37, pp. 733-746.