انجمن هیدرولیک ایران نشریه علمی هیدرولیک 2345-4237 10 1 2015 05 22 Development of Moving-particle Semi-implicit Method (MPS) in order to Improve Simulation of Free Surface Flows with Open Boundary Conditions توسعه روش نیمه‌ضمنی ذرات متحرک (MPS) به منظور بهبود شبیه‌سازی جریان‌های سطح آزاد با شرایط مرزی باز 37 52 11817 10.30482/jhyd.2015.11817 FA احسان جعفری ندوشن دانشجوی دکتر دانشگاه سمنان احمد شکیبایی نیا محقق، مرکز تحقیقات آب و هوا، دانشگاه ویکتوریا، کانادا سید فرهاد موسوی استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان خسرو حسینی مدیر گروه سازه های هیدرولیکی - دانشکده عمران- دانشگاه سمنان 0000-0002-7053-0440 Journal Article 2015 02 20 Mesh-free particle (Lagrangian) methods, such as moving-particle semi-implicit (MPS) and smoothed particle hydrodynamics (SPH), are the newest methods in computational fluid dynamics, which have been applied in flow problems with large deformations and inconsistency. The aim of this research was to develop and improve the simulation of open-boundary free-surface flows, using the new method of weakly compressible MPS (WC-MPS) .Most studies in the field of Lagrangian models are concerned with closed boundary conditions. This study, introduces a comprehensive method for MPS modeling of cases with inflow and outflow boundaries. Inflow and outflow boundaries are considered and the boundary conditions and recycling of particles are prescribed. The algorithm not only improves the inlet and outlet boundary conditions, but also reduces the pressure fluctuations at boundaries. To evaluate the proposed method, the famous applied flow problem of ogee spillway and steady shallow flow over curved bed is analyzed. The program is written in C language and validations are performed for this code. Comparison of the results of proposed model and physical models showed acceptable accuracy in modeling the free surface flows with open boundary conditions. روش‌های نیمه‌ضمنی ذرات متحرک (MPS) و هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) از مشهورترین روش‌های ذرات بدون شبکه (لاگرانژی) هستند که توجه محققان را در مسائل کاربردی با تغییرشکل‌های بزرگ و ناپیوستگی جریان به خود جلب کرده‌اند. هدف از این پژوهش، توسعه و بهبود شبیه‌سازی جریان با مرزهای باز با استفاده از مدل جدید ‌نیمه ضمنی ذرات متحرک با تراکم‌پذیری ضعیف (WCMPS) است. در بیشتر مطالعات انجام گرفته در زمینه روش‌های لاگرانژی، مدل‌های مورد نظر دارای شرایط مرزی بسته می‌باشند. لذا در این پژوهش، با به‌کارگیری روش بازیافت ذرات در مرزهای ورودی و خروجی، به توسعه و بهبود این مدل در شبیه‌سازی مدل‌های کاربردی با شرایط مرزی باز پرداخته شده و الگوریتم جدیدی برای شرایط مرزی ورودی و خروجی توسعه داده شده است. این الگوریتم نه‌تنها شرایط مرزهای ورودی و خروجی را بهبود می‌دهد، بلکه نوسانات فشار در مرزها را نیز کاهش می‌دهد. همچنین در این تحقیق برای پیش‌بینی بهتر سرعت در نزدیکی مرز، قانون لگاریتمی استاندارد دیوار برای ذرات سیال در مجاورت مرزهای جامد توسعه داده شده است. در ادامه، به منظور ارزیابی روش و مدل پیشنهادی برنامه‌نویسی شده با زبان C، مسأله شناخته شده و پرکاربرد جریان روی بستر خمیده نامتقارن، و سرریز اوجی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی‌ها و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی قابلیت و کارایی بالایی در مدل‌سازی جریان‌های با سطح آزاد با شرایط مرزی باز دارد. https://jhyd.iha.ir/article_11817_943ff7d741943755c9f4720a68d8fb9f.pdf