مدلسازی عددی دو فازی مسئله شکست سد با استفاده از روش WCSPH

جریان های چند فازی کاربرد وسیعی در بسیاری از مسائل صنعتی و مهندسی دارند که از آن جمله می توان به هیدرودینامیک بنادر، جت ماسه،فرآیندهای شیمیایی و انتقال نفت و گاز و نظایر آن اشاره کرد. پدیده شکست سد دوفازی، یکی از پیچیده ترین مسائل در حوضه هیدرودینامیککاربردی، از جمله در نیروگاه های برقابی، هیدرودینامیک دریایی و مهندسی سواحل است. جریان های ناشی از شکست سد که از نوع جریان های متغیرسریع همراه با سطح آزاد هستند، می توانند منجر به سیلاب و تلفات زیادی شوند. با توجه به مشکلات روش های عددی مبتنی بر شبکه درمدل سازی مسائل مربوط به سطح آزاد، مرزهای تغییر شکل پذیر و نیز تغییر شکل های بسیار بزرگ، این روش ها چندان برای شبیه سازی مسائلی نظیرشکست سد دو فازی مناسب نبوده و بنابراین در سالیان اخیر، تمرکز بیشتری بر روی روش های ذره ای شده است. هیدرودینامیک ذرات همواره یکیاز جدیدترین روش های عددی بدون شبکه است که برای شبیه سازی مسائل هیدرودینامیکی مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، با استفاده ازروش هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم پذیر (WCSPH) به شبیه سازی مسئله شکست سد دوفازی پرداخته شده است. به منظور شبیه سازی ازکد منبع باز DualSPHysics استفاده شده است. همچنین به منظور کاهش نوسانات چگالی در روش WCSPH ، فرمولاسیون Delta-SPHبکار گرفته شده است. آب به صورتی سیال نیوتنی و محلول پلی اتیلن اکسید PEO به صورت یک سیال غیر نیوتنی لحاظ گردیده است. بهمنظور مدلسازی محلول PEO ، از ی مدل بینگهام Herschel-Buckley-Papanastasiou استفاده شده است. نتایج به دست آمده ، نشاندهنده دقت مناسب این روش در شبیه سازی پدیده های چند فازی است.

Keywords:

شکس سد دو فازی , سطح آزاد , هیدرودینامی ذرات هموار , مدل بینگهام