مدل سازی عددی اندرکنش موج و موج شکن متخلخل مستغرق با روش احجام محدود

به منظور شبیه سازی مسائل مربوط به اندر کنش موج و سازه های متخلخل، یک مدل عددی غیرهیدرواستاتیک در فضای دوبعدی قائم (۲DV) توسعه داده شده است. معادلات حاکم بر مدل، معادلات ناویر-استوکس اصلاح شده برای محیط متخلخل می باشند که در آن مقاومت محیط متخلخل با در نظر گرفتن نیروهای دراگ و اینرسی در معادلات ناویر-استوکس متداول لحاظ شده است. گسسته سازی روابط حاکم بر مدل، با روش احجام محدود (FVM) در سیستم اختیاری لاگرانژی-اویلری (ALE) صورت گرفته است. آلگوریتم حل عمومی بر اساس روش تفکیک زمانی (پروجکشن) می باشد. معادلات حاکم بر مدل در دو گام اصلی حل شده اند. ابتدا جمله ی فشار از معادلات مقدار حرکت حذف شده و معادلات انتقال، پخشیدگی و نیروی دراگ به منظور محاسبه ی سرعت های میانی حل می شوند. در گام دوم، با اعمال معادله ی پیوستگی در معادلات مقدار حرکت با در نظر گرفتن جمله ی فشار، معادله ی پواسون فشار به دست می آید. گام دوم با اصلاح مقادیر سرعت و محاسبه ی تراز سطح آزاد آب تکمیل می گردد. به منظور ارزیابی عملکرد مدل در غیاب محیط متخلخل، نتایج مدل با نتایج تحلیلی موجود برای انتشار موج یکتا در آب با عمق ثابت مقایسه و سپس مدل عددی حاضر برای شبیه سازی اندرکنش موج و موج شکن متخلخل مستغرق به کار گرفته شده است. مقایسه ی نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی برای تاریخچه ی زمانی تراز سطح آزاد آب، توزیع مکانی سطح آب، میدان های سرعت و پروفیل های قائم سرعت، نشان دهنده ی توانایی مدل عددی حاضر در شبیه سازی اندرکنش موج و سازه ی متخلخل می باشد.

مدل سازی عددی اندرکنش موج و موج شکن متخلخل مستغرق با روش احجام محدود Keywords:

Wave-porous structure interaction , Submerged breakwater , Extended Navier-Stokes equations , Finite volume method (FVM) , Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) , اندرکنش موج و سازه ی متخلخل , موج شکن مستغرق , معادلات ناویر-استوکس اصلاح شده , روش احجام محدود , شبکه ی اختیاری لاگرانژی-اویلری