چکیده:
جریانات با سطح آزاد در علوم هیدرودینامیک و هیدرولیک دارای اهمیت زیادی میباشند. شبیهسازی این جریانات به علت شرط مرزی متحرک آن‌ها مشکل میباشد. روش هیدرودینامیک ذرات هموار(SPH) یک روش ذرهای، لاگرانژی و بدون شبکهبندی است که در شبیهسازی جریانات با سطح آزاد مانند شکست سد به کار برده میشود. یکی از مشکلاتی که در شبیهسازی SPH وجود دارد این است که زمان محاسبات برای شبیهسازی پدیدههایی که زمان وقوع آن‌ها طولانی است، بسیار زیاد میباشد و نیاز به استفاده از رایانه‌ها با سرعت زیاد و یا موازی کردن رایانههاست. در این مقاله روشی برای کاهش تعداد محاسبات و در نتیجه کاهش زمان اجرای آن‌ها، با بررسی تأثیر مقیاس زمان در شبیهسازی عددی جریانات دارای سطح آزاد در روش SPH ارائه شده است. نمونه مورد مطالعه، پدیده شکست سد میباشد. برای صحتسنجی مدل SPH، نتایج عددی شکست سد با نتایج آزمایشگاهی و نتایج حاصل از تحقیقات قبلی مقایسه شد. این نمونه در مقیاسهای مختلف بررسی و نتایج آن در زمانهای متناظر برای مقیاسهای طولی مختلف، محاسبه شده است. نتایج بدست آمده در شکست سد به عنوان یک جریان با سطح آزاد، نشان میدهد که با کاهش مقیاس طولی، مقیاس زمان کاهش مییابد و رابطه بین این دو مقیاس در شبیهسازی عددی شکست سد، از قانون فرودی برای جریانات سطح آزاد پیروی میکند. باریکه برای نسبتهای مقیاس 3 و 6، نسبت زمان وقوع پدیده در این مقیاسها به مقیاس اصلی، با تعداد ذرات یکسان به ترتیب به اندازه 3/42 و 2/59 درصد کاهش مییابد. با بررسیهای انجام شده بر روی زمان اجرا توسط رایانه، در مدلهای مختلف مشخص شد که با کاهش مقیاس مدل، زمان اجرای آن توسط رایانه، به میزان قابل توجهی کاهش مییابد. باریکه این کاهش برای مقیاس طولی 6 به میزان 2/58 درصد میرسد. سپس مقایسه بین وقوع پدیده در زمانهای متناظر در مقیاسهای طولی مختلف با یکدیگر انجام شد. مقایسه نتایج نشان دادند که با کاهش مقیاس، با دقت یکسان، تعداد محاسبات و در نتیجه زمان آن‌ها کاهش مییابد. این بدان معناست که با کاهش مقیاس مدل و انجام محاسبات مشابه، مقیاس زمان و در نتیجه زمان اجرای محاسبات کاهش مییابد. از این رویکرد میتوان در جهت کاهش زمان انجام محاسبات برای پدیدههایی که زمان وقوع آن‌ها طولانی است، در روش SPH استفاده کرد.
چکیده انگلیسی:
In hydrodynamic and hydraulic science, free surface flows are important but they are difficult to simulate because boundary conditions are required on an arbitrarily moving surface. Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is a meshfree, Lagrangian particle method for modeling free surface flows such as dam break. One of problems in SPH is time consuming calculations in cases that they occurrence time are large. They need computers with strong CPU and memory. Recently, the parallel is used in this situation. In this paper, the influence of time scale in free surface flow simulation using SPH is considered. Dam break simulation with SPH in different scales is investigated and time scale influence is then obtained. For SPH model verification, the results were compared with experimental and numerical results of pervious researches. The dam break results as free surface flow show that the model with less scale model has less time of occurrence. Thus, the computer run time was decreased. The relation between two scales in dam break simulation indicates that the Froude law for free surface flow is valid. For models with scales of 3 and 6 with equal number of particles, the time of occurrence and computation were decreased about 42% and 59%, respectively. Therefore the computers run time can be decreased when this new-proposed scheme isused.
خبرنامه
برای ثبت نام در خبرنامه و دریافت خبرنامه ایمیل خود را وارد نمایید.
