تاثیر چیدمان اولیه ذرات در مدل‎سازی تولید موج با روش هیدرودینامیک ذرات هموار بر اساس مدل آزمایشگاهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه قم، دانشکده مهندسی

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران

3 دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

10.22091/cer.2023.9003.1451

چکیده

روش هیدرودینامیک ذرات هموار در زمره روش های عددی است که توجه بسیاری از محققان را در سال‌های اخیر جلب نموده است. این روش، روشی لاگرانژی مبتنی بر حرکت ذرات و در زمره روش های بدون شبکه قلمداد می شود. در این روش شرایط قرارگیری اولیه ذرات می تواند نقش مهمی در کاهش خطاهای عددی و کارایی محاسبانی آن داشته باشد. در این پژوهش با مبنا قراردادن مدل‎سازی موج که از جمله متعارف‌ترین پدیدهای هیدرولیکی و با بهره‌گیری از تجارب مدل‎سازی های پیشین، شش توزیع بهینه و متداول ذرات شامل، توزیع مربعی SC، توزیع مثلثی Triangular، توزیع بر اساس الگوریتم WVT، توزیع براساس الگوریتم Greedy یا حریص، توزیع شش ضلعی Hexagonal و توزیع بر اساس الگوریتم فیبوناچی Fibonacci، مورد بررسی قرارگرفته است. بر اساس نتایج حاصل از بررسی فشار، سرعت و تراز سطح آزاد سیال مدل در محل گِیج‌های مرجع مدل آزمایشگاهی، مشخص گردید که چیدمان های مربعی، مثلثی، WVT، Greedy، Hexagonal و Fibonacci به ترتیب دارای خطای مدل‎سازی معادل با 13.85%، %13.75، %12.63، %13.24، %9.07 و 9.37% بوده است و دو توزیع اولیه شش ضلعی و فیبوناچی دارای خطای مدل‎سازی کمتر از 10% می‌باشد و به عبارتی دارای بهترین عملکرد در به‌کارگیری روش SPH در راستای بهبود کارایی مدل عددی بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of initial particles distribution in smoothed particle hydrodynamic method in wave generation modeling based on laboratory model

نویسندگان [English]

  • Mahyar Pourlak 1
  • Ehsan Jabbari 2
  • Hassan Akbari 3
1 Department of Civil Engineering, University of Qom, Qom, Iran
2 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Qom, Qom, Iran
3 Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University,
چکیده [English]

The smoothed particle hydrodynamics method is among the numerical methods that have attracted the attention of many researchers in recent years. This method is a Lagrangian method based on the movement of particles and is considered one of the grid-free methods. In this method, the initial locations of particles can play an important role in reducing numerical errors and its computational efficiency. In this research, based on wave modeling, which is one of the most conventional hydraulic phenomena, and using the experience of previous modeling, six optimal and common distributions of particles including, Square distribution, Triangular distribution, distribution based on Weighted Voronoi Tessellation algorithm, distribution based on Greedy algorithm, Hexagonal distribution and distribution based on Fibonacci algorithm have been investigated. Based on the results of the pressure, velocity and the free surface level of the model fluid in the location of the reference gauges of the laboratory model, it was determined that the square, triangular, WVT, Greedy, Hexagonal and Fibonacci layouts have a modeling error equal to 13.85%, 13.75%, 12.63%, 13.24%, 9.07% and 9.37%, respectively. Indeed, the hexagonal and Fibonacci distributions have a modeling error of less than 10%, and in other words, have the best performance in using the SPH method regarding the efficiency of the numerical model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Meshless methods
  • Smoothed particle hydrodynamics
  • Initial particles distribution
  • Wave modelling
  • Initial conditions
CAPTCHA Image