نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• فرامرز جلوه‌گر ¹
• حسین مهدیزاده ²
• مهدی ملازاده ³
• احمد شکیبائی‌نیا ⁴

¹ دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

² دانشیار، گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

³ استادیار، گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

⁴ دانشیار، گروه عمران، زمین شناسی و معدن، دانشگاه پلی‌تکنیک مونترآل، مونترآل، کانادا

چکیده

برهم‌کنش میان سیلاب سطحی و جریان خروجی سامانه‌ زهکشی، منبع مهمی از عدم قطعیت در مدل‌سازی‌های سیلاب شهری است. در پژوهش حاضر از روش هیدرودینامیک ذرات هموار با تراکم‌پذیری ضعیف برای مدل‌سازی جریان خروجی از سامانه زهکشی با در نظر گرفتن اثر برهم‌کنش آن با سیلاب سطحی استفاده شد. برای انجام مدل‌سازی، شرایط مرزی باز جدیدی تعریف شد. نخست، مسئله آزمایشی انتشار شکست سد بر بستر مرطوب مدل‌سازی و نتایج عددی حاصل با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه شد. بررسی‌ها نشان داد که میانگین خطای مدل عددی حدود 2% و حداکثر خطای آن کم­تر از 4% است. سپس برای کنترل کارایی شرایط مرزی باز تعریف شده، به بررسی مسئله تزریق جت به مخزن آب پرداخته شد. مشاهده شد که نتایج مدل عددی هماهنگی خوبی با داده‌های آزمایشگاهی دارد. در نهایت مسئله جریان ورودی از کف و برهمکنش آن با جریان ناشی از شکست سد مدل‌سازی شد و به تفسیر و مقایسه نتایج آن‌ با مدل عددی حجم سیال پرداخته شد. به‌طور کلی نتایج نشان داد که مدل عددی توسعه داده شده از دقت قابل قبولی در شبیه‌سازی‌ جریان‌های پیچیده برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

• بر‌هم‌کنش امواج
• جریان ورودی
• شرایط مرزی باز
• معادلات ناویر-استوکس

موضوعات

• هیدرولیک و مهندسی رودخانه

عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling of Inflow into a Wet Bed with Complex Free-Surface Interactions using a Weakly Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics Method

نویسندگان [English]

• Faramarz Jelvehgar ¹
• Hossein Mahdizadeh ²
• Mahdi Mollazadeh ³
• Ahmad Shakibaeinia ⁴

¹ M.Sc. Student, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran

² Assoc. Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran

³ Assist. Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran

⁴ Assoc. Professor, Department of Civil, Geological and Mining Engineering, Polytechnique Montréal, Montréal, Canada

چکیده [English]

The interaction between the surface flood and the drainage system’s outflow is an important source of uncertainty in urban flood modeling. In the present study, the Weakly Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics method was used to model the outflow from the drainage system, considering the effect of its interaction with the surface flood. To perform modeling, a new open boundary condition was defined. First, an experimental problem of dam-break propagation over a wet bed was modeled and the numerical results were compared with the experimental data. Investigations showed that the average error of the numerical model is about 2% and its maximum error is less than 4%. Then, to control the efficiency of the defined open boundary conditions, a problem of jet injection into the water tank was investigated. It was observed that the results of the numerical model are in good agreement with the experimental data. Finally, the problem of the inflow from the bottom and its interaction with the flow caused by the dam break was modeled and its results were interpreted and compared with a volume of the fluid numerical model. In general, the results showed that the developed numerical model has an acceptable accuracy in simulating complex flows.

کلیدواژه‌ها [English]

• Inflow
• Navier-Stokes Equations
• Open Boundary Conditions
• Wave Interaction