شبيه سازي عددي عمق آب‏شستگي بستر فرسايش پذير كانال به روش لاگرانژي

Numerical simulation of scouring depth of Channel Erodible Bed Using Lagrangian method

پيش بيني دقيق پيچيدگيها در سيستم آب و رسوب (يك سيستم جريان دانه اي متراكم چند فازي) هنوز يك چالش عمده براي مدلهاي مبتني بر شبكه است. با توجه به توانايي روش‌هاي لاگرانژي بدون شبكه در مدل-سازي تغيير شكل‌هاي بزرگ و ناپيوستگي‌ها، روش‌هاي لاگرانژي بدون شبكه ميتوانند يك فرصت منحصر به فرد براي مقابله با چنين پيچيدگي فراهم كنند. هدف از اين تحقيق شبيه سازي مورفولوژي بستر فرسايش پذير پايين دست دريچه قائم به روش لاگرانژي نيمه ضمني ذرات متحرك با تراكم ضعيف (WC-MPS) مي‏باشد. در اين روش مواد دانه‌اي به صورت يك سيال غير نيوتني و ويسكو پلاستيك در نظر گرفته شده است. براي پيش‌بيني رفتار غير نيوتني فاز دانه‌اي، از مدل رئولوژيكي هرشل بالكي نمايي استفاده شد. نتايج مدل عددي با نتايج مدل آزمايشگاهي مقايسه گرديد. بررسي ها حاكي از آن است كه فرآيندهاي مرتبط با فرسايش و رسوب-گذاري به خوبي توسط روش هاي لاگرانژي قابل مدل سازي بوده و نتايج عددي با اندازه گيري هاي آزمايشگاهي مطابقت بسيار خوبي را نشان داد. نتايج مقايسه عملكرد مدل بر اساس شاخص هاي آماري ريشه ميانگين مربعات خطا و معيار نش ساتكليف (RMSE ≈ 0.2 و NAS ≈0.76) نشان داد كه دقت مدل‌ مورد نظر در پيش بيني عمق گودال آب‏شستگي و ارتفاع رسوبات خارج شده از گودال است قابل قبول مي باشد.