هیدرودینامیک ذرات هموار-باتکیه بر کاربردهای مهندسی دریا- قسمت اول: اصول و مفاهیم بنیادین با ارائه روشی نوین برای شبیه سازی امواج سطح آزاد دریا

قدم اول در شبیه سازی دقیق حرکت اجسام در آب، مدل سازی صحیح امواج در روش های عددی است. اما به دلیل پیچیدگی های فراوانی که در مدل سازی انتقال مشخصه های امواج منظم در روش های عددی مانند روش هیدرودینامیک ذرات هموار وجود دارد، محققان از روش های متنوعی برای تعریف امواج دریا استفاده می کند، برخی از آن ها با استفاده از رها کردن جسم سنگین به درون تانک موج ساز امواج غیر خطی ایجاد کرده و بعضی دیگر نیز با تعریف موج ساز در مرز سعی در ایجاد موج دارند. عده ای دیگر نیز در یک دامنه محدود موجی را تعریف کرده و سپس عملکرد این موج در یک محدوده کوچک را به محدوده های دیگر که هنوز دچار اغتشاش نشده است، تسری می دهند. در این مطالعه ابتدا تئوری موج Airy بیان شده و سپس مفاهیم پایه و اصول بنیادین هیدرودینامیک ذرات هموار با ذکر معادلات و شرایط مرزی ذکر خواهد شد. در ادامه شرط مرزی نوینی معرفی می شود که بدون نیاز به روش های رائج، بتوان هر موجی با مشخصه های دلخواه تولید کرد. دقت نتایج حاصل از شبیه سازی امواج، صحت شرط مرزی ارائه شده را نشان داده است. با بهره گیری از روش تبیین شده در تعریف و ایجاد موج، این تکنیک در شبیه سازی حرکت شناور تک بدنه ای و شناور اثر سطحی در امواج دریا در قسمت های دوم و سوم این مطالعه،مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

Keywords:

امواج منظم , تئوری موج Airy , سطح آزاد دریا , شرط مرزی ورودی , هیدرودینامیک , ذرات هموار