توسعه مدل عددی بدون شبکه برای شبیه سازی پدیده رانش زمین به صورت مستغرق

رانش زمین پدیده طبیعی پیچیده ­ای است که معمولا در نزدیکی کوه­ ها، اقیانوس ­ها، خلیج ­ها و مخازن به وقوع می­ پیوندد. در سال­ های اخیر، افزایش اثر خطرات رانش زمین روی زندگی بشر در سراسر جهان، نیاز به یافتن روش های اقتصادی و قابل قبول برای پیش ­بینی وقوع و قدرت تخریب رانش زمین­ ها را افزایش داده است. تلفات انسانی در اثر رانش زمین در کشورهای درحال توسعه بیشتر بوده، درحالی که زیان ­های اقتصادی در کشورهای توسعه­ یافته شدیدتر است. پیچیدگی های پدیده رانش زمین (به ویژه در زیر آب) که شامل جریان چندفازی همراه با تغییرشکل های بزرگ می شود، مدل سازی عددی این پدیده را با روش های موجود شبکه مبنا مشکل می سازد. به همین دلیل، هدف از انجام تحقیق حاضر، تهیه و توسعه یک مدل عددی بدون شبکه برای شبیه سازی پدیده رانش زمین می باشد. روش های لاگرانژی بدون شبکه، ازجمله روش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) و روش نیمه ضمنی ذرات متحرک (MPS)، امکان مدل سازی عددی جریان و رسوب را در شرایطی که تغییرشکل های بزرگ و یا گسستگی در مرزها وجود دارد، فراهم می سازد. در این تحقیق، از روش لاگرانژی MPS برای شبیه سازی پدیده رانش زمین با جریان دوفازی استفاده شده است. فاز رسوب به صورت سیال غیرنیوتنی (ویسکو-پلاستیک) و به کمک مدل رئولوژی µ(I) به مدل معرفی گردیده است. مدل توسعه داده شده برای رانش مستغرق صلب و رسوبی صحت سنجی و ارزیابی شده و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود مقایسه گردید. پروفیل سطح آب و سطح رسوب به دست آمده از این مدل عددی توافق خوبی با نتایج موجود نشان می دهد، به گونه ای که میزان خطای RMSE محاسبه شده در پیش بینی پروفیل سطح آب و رسوب در مدل عددی مطالعه حاضر نسبت به مدل های عددی مقایسه شده دیگر کمتر می باشد.

Keywords:

رانش زمین , روش نیمه ضمنی ذرات متحرک با تراکم ضعیف (WC-MPS) , مدل دوفازی آب و رسوب , مدل رئولوژی µ(I)