بررسی عددی موج اسکات راسل با استفاده از روش حجم محدود و شبکه بندی روی هم رونده

در این تحقیق، تاثیر پارامترهای مختلف درسقوط آزاد جعبه داخل آب مطالعه شده است؛ مسئله کلاسیک اسکات راسل در سال ۱۸۴۴ با استفاده از سقوط آزاد جسم سنگین داخل آب، تشکیل و انتشار تک موج در راستای طول محفظه شرح داده شده است. برای حل مسئله، از روش حجم محدود استفاده شد. جهت بررسی پروفیل سطح آب از روش حجم سیال (VOF) و جهت حرکت جسم صلب داخل سیال از شبکه روی هم رونده برای بررسی تشکیل موج و گردابه استفاده شده است. با سقوط آزاد جسم داخل آب، موج و گردابه ای در زیر آن تشکیل می گردد. گردابه ی به وجود آمده به همراه موج، در راستای طول کانال منتشر می شود وبا مرور زمان از بین می رود. تاثیر پارامترهایی مانند چگالی، ارتفاع سقوط جعبه و عمق آب بر ارتفاع موج موثر هستند، پروفیل موج به دست آمده در زمان ۷/۰ ثانیه مطابقت بسیار خوبی با نتایج تجربی مطالعات پیشین نشان داد و بیشترین درصد خطای به دست آمده ۴ درصد گزارش گردید. طبق نتایج به دست آمده، با افزایش چگالی از ۱۸۰۰ تا ۳۳۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب و ارتفاع سقوط جعبه از ۴/۰ الی ۵۵/۰ متر، ارتفاع موج به ترتیب ۳/۵ و ۲/۱۰ درصد افزایش یافت. همچنین با افزایش عمق آب از ۱۸/۰ الی ۳۶/۰ متر، ارتفاع موج ۲ درصد و قطر گردابه در نیز ۴/۳ درصد کاهش یافت. لذا اهمیت موج های ضربه ای در مخازن سد، با عمق پایین و تپه-های مشرف با ارتفاع نسبتا بالا، دو چندان می باشد و می بایست این نکات توسط طراحان مد نظر قرار گیرد.

Keywords:

موج اسکات راسل , Overset Mesh , اندرکنش سازه و سیال , زمین لغزش