شبیه سازی امواج ناشی از زمین لغزش زیر سطحی با استفاده از روش عددی هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم ناپذیر (I-SPH)

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه علوم دریایی- فیزیک دریا، دانشکده علوم دریایی و منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشیار، گروه علوم دریایی- فیزیک دریا، دانشکده علوم دریایی و منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس

3 دانشجوی دکتری فیزیک دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

چکیده

روش هیدرودینامیک ذرات هموار به عنوان روش عددی مناسبی برای مدلسازی هیدرودینامیکی جریان های همراه با تغییر شکل های بزرگ شناخته شده است. این روش به دو صورت مورد توجه قرار گرفته است :روش هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم پذیر یاC-SPH  و روش هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم ناپذیر یاI-SPH . در این تحقیق ضمن معرفی روش عددی SPH و نحوه گسسته سازی معادلات با این روش, امواج ناشی از زمین لغزش زیر سطحی با استفاده از روش عددی I-SPH شبیه سازی شده و نتایج بدست آمده برای صحت سنجی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. برای بررسی میزان کارآمدی مدل عددی I-SPH, نتایج بدست آمده را با نتایج حاصل از مدل عددی اویلری Nasa-Vof و نیز مدل لاگرانژی C-SPH مقایسه کرده و نتایج را به صورت پروفیل سطح آب در زمان های                          و  ارائه نموده ایم. نتایج حاکی از نزدیک تر بودن پروفیل موج بدست آمده از روش عددی I-SPH به نتایج آزمایشگاهی نسبت به روش های Nasa-Vof و C-SPH می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

I-SPH method to simulate impulsive wave generated by landslides

نویسندگان [English]

  • Jalal Mofidi 1
  • Seyed Ali Azarmsa 2
  • Amir Siahsarani 3
چکیده [English]

A smoothed particle hydrodynamics formulation is presented to simulate impulsive wave generated by landslides. This method is considered in two forms: 1) compressible smoothed particle hydrodynamics (C-SPH) and 2) incompressible smoothed particle hydrodynamics (I-SPH). In this paper, in addition to introducing SPH method, simulated wave generated by landslides using I-SPH method and Resulted that achieved, for the validation, compared with experimental results. For survey efficiency of numerical model, we compared the results with the results of Nasa-Vof Eulerian numerical model and also C-SPH Lagrangian numerical model. These results showed that the given wave profile from I-SPH is very close to the experimental results than Nasa-Vof and C-SPH methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • I-SPH
  • Wave generated by landslides
  • Free surface flows
  • Lagrangian methods

[1]         شوبیری, غ؛ (1384), "اصلاح و کاربردروش هیدرودینامیک ذرات هموار در مدل‌سازی امواج ضربه‌ای"، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی آب, دانشگاه صنعتی شریف, دانشکده عمران.

[2]         Grilli, S.T.,Watts, P. “Modeling of waves generated by a moving submerged body.Applications to underwater landslides”. J.Engineering Analysis with Boundary Elements, Vol (23), 1999, PP. 645–656

[3]         Heinrich, P. “Nonlinear water waves generated by submarine and aerial landslides”. J Waterways, Port, Coast, Ocean Engng., Vol 118(3), 1992, PP. 249–266.

[4]         Johnson G.R., Stryk R., Beissel S., (1996), "SPH for high velocity impact computations", Comput. Methods Appl. Mech. Engineering, Vol. 139, 347-373.

[5]         Koshizuka, S., Nobe, A.,Oka, Y.,” Numerical Analysis of Breaking Waves using the moving particle Semi-Implicit Method”, Int. J. Numer. Mech. Fluids., Vol 26, 1998, PP. 751-769.

[6]         Liu G.R., (2003), "Smoothed Particle Hydrodynamics", World Scientific Publishing Company, 1-32.

[7]         Liu G.R., (2003), "Mesh Free Methods: Moving beyond the Finite Element Method", CRC Press, 345-354.

[8]         Monaghan, J.J., “Smoothed particle hydrodynamics”, Annu RevAstron Astrophys, Vol 30, 1992, PP. 543-574

[9]         Monaghan, J.J., “Simulating Free Surface Flowes with SPH”, J.Comput.Physics, Vol 110, 1994, PP. 399-406

[10]     Panizzo A., (2004), "Physical and numerical modeling of subaerial landslide generated waves", PHD Thesis, Università degli studi diL’Aquila,Italy, 57-86.

[11]  Shao,S.D., Lo, E.Y.M., “Incompressible SPH Method for Simulating Newtonian and Non-Newtonian Flows with a Free Surface”. Adv. Water Resour., Vol 26(7), 2003, PP. 787–800.