مطالعه عددي جريان چرخشي پايدار در مقابل موج شكن هاي قائم حفره دار

كارشناسي ارشد

بر خلاف اغلب تحقيقات انجام شده بر روي موج شكن كيسوني حفره دار كه با بررسي اندركنش لحظه اي موج و موج شكن، عملكرد هيدروديناميكي سازه را در قالب پارامتر هاي ضريب انعكاس و انتقال گزارش كرده اند، در اين تحقيق، اندركنش ميدان امواج با موج شكن هاي كيسوني حفره دار با ديد بلند مدت تر و در قالب متوسط گيري شده در يك پريود موج بررسي شده است. از اين طريق، اثر وجود ديواره حفره دار بر هيدروديناميك امواج ايستا و الگوي جريان هاي چرخشي پايدار كه مكانيزم كليدي رخداد آبشستگي در مقابل موج شكن هاي كيسوني هستند، مورد مطالعه قرار گرفته است. براي شبيه سازي ميدان جريان ناشي از برخورد امواج به موج شكن كيسوني حفره دار، يك مدل حجم محدود دوبعدي بر اساس معادلات متوسط گيري شده ي ناوير-استوكس (RANS) به كمك نرم افزار FLOW-3D توسعه داده شد. در اين مدل، اثرات ميدان آشفتگي به كمك مدل k-ε مورد محاسبه قرار گرفت و تغييرات سطح آزاد نيز به كمك روش حجم سيال (VOF) شبيه سازي شد. در مرز ورودي يك مولد موج بر پايه روش سري هاي فوريه فنتون، وظيفه توليد و ارسال امواج به داخل محدوده محاسباتي را بر عهده داشت. به دليل رفتار مدل عددي دو بعدي با ديواره حفره دار به صورت يك ديواره متخلخل، امواج تابشي ناشكنا از اين ديواره عبور كردند. در مورد موج شكن كيسوني حفره دار با انتهاي بسته، به نظر مي رسد اولين شبه پادگره به جاي تشكيل بر روي ديواره حفره دار جلويي، بر روي ديواره قائم پشتي تشكيل شده كه اين مساله بر خلاف پيش فرض موجود در انجام مطالعات آزمايشگاهي يعني رخداد بازتابش موج از ديواره حفره دار جلويي بوده و منجر به ايجاد خطاي نسبي بالاتري در هنگام صحت سنجي مدل عددي شده است. در اين حالت وجود ديواره حفره دار، باعث شده تا بردارهاي سرعت تحت امواج شبه ايستاي تشكيل شده در مقابل موج شكن از الگويي متقارن پيروي نكنند. همچنين گردابه هاي كوچكتري در مجاورت ديواره حفره دار تشكيل شده اند كه وجود اين گردابه ها سبب كاهش عرض سلول چرخشي تشكيل شده در مجاورت ديواره قائم پشتي شده است. ضمن اين كه در فاصله L/2 تا 3L/4از ديواره قائم پشتي، سلول چرخشي رويت نشده است كه اين مساله مي تواند به بر هم خوردن تقارن ميدان سرعت تحت امواج شبه ايستا در نتيجه وجود ديواره حفره دار مربوط باشد. همچنين در مقابل موج شكن كيسوني حفره دار با انتهاي باز، با توجه به عبور امواج تابشي از ديواره حفره دار و عدم رخداد بازتاب، بر خلاف تصور، امواج شبه ايستا رويت نشدند.

207953

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي عمران

عباس يگانه بختياري